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Sonnenstrom aus bedruckten Kunststofffolien

Das Karlsruher Institut für Technologie intensiviert die Forschung an druckbaren organischen Solarzellen
 

Die Abbildung zeigt ein flexibles organisches Solarmodul auf Kunststofffolie, hergestellt am KIT. (Foto: Andreas Pütz)

Eine Forschergruppe um Dr. Alexander Colsmann vom Lichttechnischen Institut (LTI) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) startet ein auf vier Jahre angelegtes Projekt. Ziel ist, den Wirkungsgrad organischer Solarzellen auf deutlich über zehn Prozent zu steigern. Dazu verwenden die Forscher Tandem-Architekturen, die Solarzellen unterschiedlicher Absorptionsspektren miteinander kombinieren. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert die Forschergruppe mit 4,25 Mio. Euro. 

Leicht, flexibel, wahlweise semi-transparent und kostengünstig herzustellen – sind die Solarzellen, die nicht mehr auf konventionellem Wege (zum Beispiel aus Silizium-Wafern) gefertigt werden, sondern einer neuen Generation angehören: Organische Solarzellen (Plastik-Solarzellen) lassen sich durch einfache Druck- und Beschichtungsprozesse auf fast beliebig geformten Oberflächen aufbringen. So eröffnet die organische Photovoltaik neue Perspektiven vor allem für die architektonische Gestaltung von Gebäuden: Die Solarmodule lassen sich in Fassaden oder sogar Fenster integrieren. Auch für viele OEM-Applikationen im Automotive- oder Consumer-Bereich ergeben sich neue Möglichkeiten. 
 
Bei der Herstellung organischer Solarzellen kommen kostengünstige Druck- und Beschichtungsprozesse wie Tiefdruck, Siebdruck, Schlitzguss oder Sprühbeschichtung in kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Beschichtungen zum Einsatz. Kunststoffträger sorgen für die mechanische Flexibilität der Module. Zugleich zeichnet sich die organische Photovoltaik durch eine sparsame Verwendung von umweltfreundlichen Rohstoffen, eine unproblematische Entsorgung sowie eine konkurrenzlos niedrige Energierücklaufzeit von wenigen Monaten aus. 
 
Allerdings erreichen organische Solarzellen bis jetzt nur einen relativ moderaten Wirkungsgrad. Damit sie mit den etablierten anorganischen Solarzellen konkurrieren können, bedarf es intensiver Forschung. Die Nachwuchswissenschaftler um Dr. Alexander Colsmann vom KIT setzen dabei auf sogenannte Tandem-Architekturen: Zwei Solarzellen mit unterschiedlicher Absorptionscharakteristik werden direkt aufeinander abgeschieden, um eine bessere Absorption des Sonnenlichts und damit eine effizientere Energiewandlung zu ermöglichen. Die Karlsruher Wissenschaftler setzen neuartige Materialien ein, entwickeln neuartige Bauelementdesigns, optimieren die Stabilität und erproben den Einsatz der Solarzellen im Alltag. Überdies überführen sie die Herstellungsprozesse vom Labor in eine industriekompatible Produktionsumgebung, um eine zukünftige kommerzielle Nutzung ihrer Ergebnisse vorzubereiten.
 
Unterstützung erhalten die KIT-Forscher vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) in Potsdam, vertreten durch Dr. Hartmut Krüger, und der University of Queensland/Australien, vertreten durch Professor Paul Burn, die neue Materialien zur Herstellung organischer Solarzellen bereitstellen. Die Industriepatenschaft für das Projekt hat die Firma Merck KGaA übernommen. 
 

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