Neue Autolack Technologien

Einer der bekanntesten Nanoeffekte ist der "Lotuseffekt", der selbstreinigende Oberflächen ermöglicht. Dank ihrer besonders feinen Oberflächenstruktur weisen die Blätter der Lotusblume Wasser und Schmutz ab. Nach diesem Prinzip der Natur funktionieren auch Anstreichfarben und Dachziegel, die inzwischen auf dem Markt erhältlich sind. Ihre nanostrukturierten Oberflächen verhindern, dass sich selbst feinste Tröpfchen oder Partikel festsetzen.

Auf dem Lotuseffekt beruhen auch die selbstreinigenden Felgen, an denen die DaimlerChrysler-Forschung arbeitet. Noch sind diese Felgen im Versuchsstadium, doch eines Tages gehören sie wahrscheinlich ebenso zur Serienausstattung wie der selbstreinigende Autolack, der den Besuch einer Waschanlage überflüssig machen wird.

Ein Lack, der Strom liefert

Der Lotuseffekt: Bald keine Zukunftsmusik mehr!

Das Prinzip der aus drei Komponenten bestehenden Farbstoffsolarzelle ist relativ einfach: Rote Farbstoffmoleküle absorbieren das Sonnenlicht und setzen Elektronen frei, die zunächst an Titandioxid-Nanopartikel abgegeben werden. Diese sind in einem Elektrolyten eingebettet, der die Elektronen mittels Jodid-Ionen zur positiven Elektrode transportiert. Der Vorteil des Solarlacks liegt in seiner großen inneren Oberfläche, die Forscher sprechen von einer "hohen Nano-Porosität", die bei den derzeitigen Labormustern einen Wirkungsgrad von rund zehn Prozent ermöglicht und für eine geringe Abhängigkeit vom Einfallswinkel des Lichts sorgt.

Dass der stromliefernde Lack funktioniert, hat das Team um Hartmut Presting mit einem kleinen Demonstrationsmodell schon gezeigt. Der auf ein paar Quadratzentimetern Stahlblech aufgetragene Solarlack liefert soviel Energie, dass er einen kleinen Elektromotor auf Touren bringen kann. Als Alternative zum Solarlack befassen sich die Ulmer Wissenschaftler auch mit einer Solarzellenfolie. Diese besteht aus einer dünnen Kunststofffolie, auf die eine photoaktive organische Schicht mit halbleitenden Nanolamellen aufgebracht ist. Die Vorzüge derartiger Plastiksolarzellen erläutert Presting so: "Organische Solarzellen lassen sich äußerst kostengünstig herstellen.

Zudem sind sie sehr biegsam und passen sich deshalb gut an gewölbte Flächen wie etwa Kotflügel oder Motorhauben an." Allerdings haben die flexiblen Newcomer auch einige Kinderkrankheiten, die noch viel Forschungsbedarf erkennen lassen. Presting: "Der Wirkungsgrad ist mit drei Prozent noch sehr gering. Zudem sind die bisher zur Verfügung stehenden Zellen elektrochemisch nicht sehr stabil, denn nach einem halben Jahr ist ein deutlicher Leistungsverlust zu beobachten." Die Nanospezialisten von DaimlerChrysler wollen nun zusammen mit externen Partnern die bisherigen Labormuster weiter verbessern und für den Einsatz im Auto fit machen.

Spritersparnis dank Sonnenkraft

König und seine Kollegen haben nicht nur das Fernziel Solarlack vor Augen, sondern haben auf dem Weg von der Mikro- zur Nanotechnik auch schon einige wichtige Etappen zurückgelegt. Zur Zeit untersuchen sie etwa herkömmliche Dünnschicht-Solarzellen aus monokristallinem Silizium, in das so genannte Nanodots des Halbleiters Germanium eingeschlossen sind. Wegen ihrer Flexibilität könnten sich diese Solarzellen gut auf den Kofferraumdeckel oder die Kotflügel aufkleben lassen und dort großflächig Sonnenenergie einfangen, so wie es später einmal der nanostrukturierte Solarlack tun soll. Die Nanospezialisten um Hartmut Presting sind zuversichtlich, dass sie in fünf bis sechs Jahren erste Lösungen zeigen können. Für einen "solaraktiven" Pkw, bei dem also die gesamte Karosserie als Solarzelle fungiert, erwarten sie eine Leistung von etwa einem halben Kilowatt. "Weil die Lichtmaschine dann weniger Strom generieren muss", so Presting, "könnte der Benzinverbrauch bei einem solchen Auto um 0,5 Liter pro 100 Kilometer sinken."