Der ZeoFRET®-optimierte Kunststoff kann zur Herstellung oder Beschichtung von grossen Oberflächen oder Gehäusen einer Vielzahl mobiler Geräte genutzt werden. Form und Farbe unterliegen nahezu keinen Einschränkungen. Die gesamte Fläche bzw. das gesamte Gehäuse dient dann als Lichtkollektor für kleine Solarzellen.

Beispiel einer ZeoFRET®-Beschichtung auf einem Substrat:

Vorteile gegenüber der Verwendung klassischer Siliziumsolarzellen in mobilen Endgeräten:

• Diverse Farben sind ohne Einschränkung der Funktionalität möglich (die Solarzelle wird praktisch “unsichtbar”)
• Diffuse Beleuchtung, Kunstlicht, Sonnenlicht usw. sämtliche Lichtquellen werden genutzt
• Teilweise Abschattung ist kein Problem
• Das komplette Gehäuse sammelt Licht (gesteigerte Effizienz)
• Das Gehäuse kann beliebige Formen haben
• ZeoFRET® kann Kunststoffen zugesetzt werden oder dient als Beschichtung von Glas oder Kunststoffoberflächen
• Für gleichbleibende elektrische Ausbeute werden deutlich weniger Solarzellen benötigt (gesteigerte Effizienz und Kostensenkung)

Lumineszenzkonzentratoren werden seit mehr als 30 Jahren intensiv untersucht. Die Erfindung von Optical Additives GmbH beseitigt die bisherigen Einschränkungen dieses Konzepts. ZeoFRET® löst das Problem der Reabsorption des Lichts auf seinem Weg innerhalb des Kollektors zur Solarzelle. Die entscheidende Innovation ist die minimierte Überlappung zwischen Absorption und Emission der Partikel.

ZeoFRET® basiert auf der Wellenlängenumwandlung zwischen präzise gewählten Farbstoffen mittels resonantem Energietransfer (Förster Resonance Energy Transfer = FRET). Folgendes Bild verdeutlicht die Funktionsweise. Jedes farbige Rechteck symbolisiert ein Molekül mit einem bestimmten Absorptionsspektrum.

Jedes dieser Moleküle absorbiert Licht. Die aufgenommene Energie wird anschließend zum niedrigsten Energieniveau (im Bild durch ein rotes Molekül dargestellt) transferiert. Nur von dort kann die Energie abgestrahlt (Lumineszenz) oder zur Anregung eines benachbarten Halbleiters genutzt werden.

Dank dieser Technologie lassen sich die Reabsorptionsverluste auf ein Minimum reduzieren.

Absorptions- und Emissionsspektrum eines mit ZeoFRET® Orange beschichteten Trägers (rechtes Bild)

Abhängig von den Bedürfnissen einer Anwendung können Art und Anzahl der absorbierenden und emittierenden Farbstoffe gewählt werden (ausgewählte Farbbeispiele in folgendem Bild).

Beispiele verschiedener Farben für ZeoFRET®-Beschichtungen:

Referenzen

• EU Patente: 1873202; 2291484
• US Patente: 7,655,300 B2; 8,917,969
• China Patente: 7CN101100535B; ZL 2009 8 0125078.3
• Japan Patent: 4984238
• Korea Patent: 10-1361434
• Weitere Patentanmeldungen hängig

• ChemEurJ (Chemistry a European Journal) (2016): Supramolecular Organization of Dye Molecules in Zeolite L Channels: Synthesis, Properties and Composite Materials (Dr. Pengpeng Cao, Dr. Oleg Khorev, Dr. André Devaux, Lucie Sägesser, Dr. Andreas Kunzmann, Prof. Achim Ecker, Prof. Robert Häner, PD Dr. Dominik Brühwiler, Prof. Gion Calzaferri, Prof. Peter Paul Belser)
• Chemistry of Materials (2014), 26, 6878−6885: Efficient and Robust Host−Guest Antenna Composite for Light Harvesting (André Devaux, Gion Calzaferri, Peter Belser, Pengpeng Cao, Dominik Brühwiler and Andreas Kunzmann)
• Advanced Functional Materials (2007), 17, 2298-2309 and Cover page: Transparent Zeolite-Polymer Hybrid Materials with Tuneable Properties (Stéphane Suárez, André Devaux, Jorge Bañuelos, Olivia Bossart, Andreas Kunzmann, Gion Calzaferri)
• Solar Energy Materials & Solar Cells 91 (2007) 986–995: Advanced photon-harvesting concepts for low-energy gap organic solar cells
  (R. Koeppe, O. Bossart, G. Calzaferri, N.S. Sariciftci)
• SPIE 2008, 10.1117/2.1200805.1162, Dye in nanochannels boosts performance of artificial photonic antenna systems (Gion Calzaferri)
• Journal of Materials Chemistry 19 (2009) 8040–8067: Nanochannels for supramolecular organization of luminescent guests
  (D. Brühwiler, G. Calzaferri, T. Torres, et al.)