»Wearable Technologies«
Schihelm liefert Solarstrom auf der Piste
Forscher des Fraunhofer IZM haben ein dreidimensionales Solarmodul entwickelt, das sich an gekrümmte Formen anpassen lässt und obendrein robust und leistungsstark ist. Anlass für die Entwicklung war ein Projekt aus der Sportindustrie: Das Solarmodul soll ein Kommunikationssystem im Schihelm mit Strom versorgen.
In Zusammenarbeit mit der TU Berlin und der Firma Texsys hat das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM mit den neuartigen Solarmodulen den Grundstein dafür gelegt, dass der Energiebedarf des Kommunikationssystems vollständig über Solarenergie gedeckt werden kann: In einen Schihelm integrierte Stereo-Kopfhörer oder Headsets lassen sich also künftig mit der Energie betreiben, die die Solarzellen auf der Oberfläche eines Skihelms erzeugen. Ein mobiles Geräte wie ein Smartphone oder ein MP3-Player lässt sich dabei kabellos über Bluetooth anschließen. Mit dem dazugehörigen Bluetooth-Handschuh hat der Anwender also direkten Zugriff auf eingehende Anrufe. Selbst der MP3-Player kann so bequem ferngesteuert werden, sodass das umständliche Ausziehen der Handschuhe bei Minusgraden endlich der Vergangenheit angehört. Der Nutzer erhält so ein komplettes Kommunikationssystem, das ganz ohne lästige Kabel und nahezu ohne zusätzliches Gewicht direkt in die Skiausrüstung integriert ist.
Wie funktioniert das System? Möglich wird die direkte Energieversorgung des Headsets erst über das neu entwickelte Solarmodul des Fraunhofer IZM. Es sorgt für die vollständige Deckung des Energiebedarfs bei allen Wetterbedingungen. Dies funktioniert jedoch nur, wenn großflächige Solarzellen mit sehr hohem Wirkungsgrad (> 20 Prozent) eingesetzt werden.
Die größte Herausforderung stellte daher die Anpassung des Solarmoduls an die gekrümmte Fläche des Skihelms dar. Bisher war es nur möglich, recht kleine Solarmodule auf unebenen Oberflächen zu integrieren. Auch mechanisch flexible, in Folienform erhältliche Solarmodule sind für diese Zwecke nicht geeignet, da sie zum einen nur in einer Richtung (zylindrisch) biegbar sind und meist auch einen Wirkungsgrad besitzen, der deutlich unter dem von starren Solarzellen liegt.
Das Fraunhofer IZM hat deshalb eine neue Aufbau- und Verkapselungstechnologie entwickelt, bei der sehr hochwertige Solarzellen aus einkristallinem Silizium in sehr kleine Einzelchips segmentiert und an eine dreidimensionale, gekrümmte Form angepasst werden können. Das Bruchrisiko der Einzelzelle bei starker punktförmiger mechanischer Belastung wird dadurch ebenfalls stark reduziert. Darüber hinaus ist durch die redundante Auslegung der Solarzellen auch dann noch die einwandfreie Funktion gesichert, wenn eine einzelne Zelle ausfällt.
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