Vom Labor in den Store: HZB-Forscher versorgen Smartwatches mit Sonnenenergie

17. Januar 2022

Vom Labor in den Store

HZB-Forscher versorgen Smartwatches mit Sonnenenergie

HZB-Forscher Henschel und Stannowski © WISTA Management GmbH

Versorgen Smartwatches mit Sonnenenergie: HZB-Forscher Tobias Henschel (links) und Bernd Stannowski © WISTA Management GmbH

Eine wissenschaftliche Fragestellung in ein Produkt verwandeln und das dann erfolgreich in unser Leben integrieren, ist der Pfad, den Gewinner des HZB Technologietransferpreises idealerweise beschreiten sollten. Das Team um Tobias Henschel und Bernd Stannowski ist diesem Weg gefolgt und hat dabei mehr als nur einen Preis gewonnen.

„Smartphone, Smartwatch, Tablet – wir tragen jede Menge elektronische Geräte mit uns herum und alle brauchen Strom“, sagt Tobias Henschel. „Wir wollen solche Consumer Electronic durch transparente Solarzellen mit Energie aus Sonnenlicht versorgen.“ Seit neun Jahren arbeitet Tobias Henschel am Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB). „Aktuell betreue ich vor allem die Anlagen zur plasmaunterstützten Gasphasenabscheidung“, erzählt er. Damit werden hauchdünne Schichten amorphen Siliziums auf Trägermaterialien aufgetragen. „Heute sind das Wafer aus kristallinem Silizium“, sagt er, „früher auch aus Glas. Bei diesen Forschungen habe ich damals schon eng mit Bernd Stannowski zusammengearbeitet und bin so zum Projekt gekommen.“

Das war im Jahr 2015. „Das französische Unternehmen Sunpartner Technologies ist damals an uns herangetreten“, erinnert sich Bernd Stannowski. „Wir sollten einige Versuche fahren und Siliziumschichten auf Glasplatten abscheiden. Woran wir da letztendlich arbeiteten, wussten wir anfangs gar nicht so richtig. Das wurde erst nach einigen Monaten konkreter.“ Der Physiker ist von Anfang an dabei. Sein Spezialgebiet: Dünnschichtsilizium. Darüber promovierte er. Daran arbeitete er acht Jahre lang in der Photovoltaikindustrie. Für das Projekt war das ein Segen. „Viele Fragen konnte ich einfach aus meiner Erfahrung heraus beantworten.“ Nachdem sie gut ein Jahr lang einzelne Aufträge für Sunpartner Technologies erledigt hatten, kam es zur Kooperation. „Erst dann haben wir vollständig realisiert, in welchem Kontext das Ganze stand.“

„Das Ganze“ war nicht weniger, als die Solarzellen in das Displayglas einer Smartwatch einzubauen und dabei für das menschliche Auge verschwinden zu lassen. „Sunpartner hatte ein spezielles Verfahren entwickelt“, erklärt Stannowski. „Über Fotolithografie werden winzige Bereiche in der Solarzelle weggeätzt.“ Sie bekommt also Löcher. „Wir schaffen so etwas wie ein Sieb“, fügt Henschel hinzu. „Die Breite der einzelnen Solarzelleinheiten liegt aktuell bei rund zehn Mikrometer.“ Das erste Produkt mit dieser Technologie kam bereits 2017 auf den Markt: die LunaR Smartwatch. „Die da verbauten Solarzellen haben wir damals hier am Institut hergestellt“, erinnert sich Tobias Henschel. „Dann ging es darum, die Technologie zu skalieren und in eine Serienproduktion zu überführen.“ Auch hier war das HZB-Team ganz vorn mit dabei. „Wir haben das Prozess-Know-how an eine Fabrik in Asien transferiert“, erzählt Bernd Stannowski. „Und als Sunpartners Consumer Electronic Sparte im Frühjahr 2019 an Garmin Ltd. verkauft wurde, haben wir die Produktion in einer zweiten Fabrik angekurbelt.“

Heute werden Uhren mit transparenten Solarzellen nicht nur in Großserie gefertigt, es hat sich auch eine fruchtbare Kooperation zwischen dem HZB-Team, der Technologieberatung Novability – einem HZB-Spin-off ihres früheren Mitstreiters Sebastian Neubert – und dem Elektronikspezialisten Garmin entwickelt. Mit Forschung, Entwicklung, Pilotproduktion und Lizenzverträgen hat das Projekt dem HZB bisher über 1,3 Millionen Euro eingebracht. Ein Fakt, der dem Team beim Technologietransferpreis in die Karten gespielt haben dürfte. „Wir waren zuversichtlich, da bei uns der Transfer bereits sehr erfolgreich ist“, resümiert Bernd Stannowski. „Aber natürlich hatten auch die anderen Teilnehmenden wahnsinnig interessante Projekte. Dass wir letzten Ende gewonnen haben, ist wirklich ein gutes Gefühl. Das ehrt nicht nur das Engagement des ganzen Teams, sondern verschafft uns auch mehr Sichtbarkeit für unsere anderen Projekte.“  

Kai Dürfeld für Adlershof Journal