Neuer Weltrekord: Wirkungsgrad organischer Solarzellen auf 5,9% erhöht



Weltrekord: Die neue organische p-i-n- Tandemsolarzelle erzielt einen Wirkungsgrad von 5,9 %.

Organische Solarzellen haben gegenüber Verbindungshalbleiter- und Silizium-Solarzellen einen enormen Vorteil: Sie sind besonders dünn, leicht und flexibel. Somit könnte sich der Organischen Photovoltaik (OPV) in Zukunft ein extrem weit reichendes Marktfeld erschließen, betont dass VDI Technologiezentrum GmbH in einer Pressemitteilung. Doch eine entscheidende Herausforderung sei zu bewältigen: Der niedrige Wirkungsgrad von bisher höchstens 5,4 % auf einer Fläche von mehr als einem Quadratzentimeter und die geringe Lebensdauer verhinderten bisher die flächendeckende Markteinführung organischer Solarzellen. Kommerzielle Hochleistungszellen aus Verbindungshalbleitern erreichen einen hohen Wirkungsgrad von bis zu 30 %, herkömmliche Siliziumsolarzellen kommen auf einen Wirkungsgrad um die 15 %.

Heliatek, BASF und TU Dresden entwickeln Tandemsolarzelle mit bestätigtem Wirkungsgrad von 5,9 % auf einer aktiven Fläche von zwei Quadratzentimetern

Erst im Juli vergangenen Jahres startete das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit über 16 Millionen Euro geförderte Projekt OPEG (Organische Photovoltaik zur integrierbaren Energieversorgung), und schon jetzt liegen erste, sensationelle Ergebnisse vor. Die drei Verbundpartner Heliatek, BASF und das Institut für angewandte Photophysik (IAPP) der Technischen Universität Dresden haben nun eine so genannte p-i-n-Tandemsolarzelle mit einem bestätigtem Wirkungsgrad von 5,9 % auf einer aktiven Fläche von zwei Quadratzentimetern entwickelt, berichtet das VDI Technologiezentrum. Ein neuer Weltrekord. Die neue Technologie ermögliche nun die Produktion von leichten, flexiblen, großflächigen organischen Solarzellen, die kostengünstig und mit extrem geringem Material- und Energieaufwand hergestellt werden können. Die benötigten Schichtdicken liegen im Bereich von 200 Nanometern und für einen Quadratmeter Solarzellenfläche werde nur knapp ein Gramm organisches Halbleitermaterial benötigt.

Wirkungsgrad soll auf 9 - 10 % gesteigert werden

Das geförderte Verbundprojekt läuft noch bis Juni 2011 und besteht aus insgesamt 8 Partnern (Unternehmen und Institute). Ziel des Projekts ist die Effizienz organischer Solarzellen auch durch die Erforschung neuer Materialien weiterhin zu steigern, die Lebensdauer zu erhöhen und vor allem die kostengünstige Herstelltechnik weiter zu optimieren, so dass die "Plastiksolarzellen" zu absolut marktfähigen Preisen "von der Rolle" hergestellt werden können. Bis zum Ende des Projekts verfolgen die Verbundpartner das ehrgeizige Ziel, den Wirkungsgrad sogar auf 9 - 10 % zu steigern. Das Marktpotenzial für die organischen Solarzellen ist riesig: Von mobilen Anwendungen wie beispielsweise der Energieversorgung mobiler Geräte wie Laptop-Computern oder Organizern über den Anwendungen im Freien (Solarfolien auf Zelten) bis hin zum Automobil, beispielsweise zur Stromversorgung von Radio, Klimaanlage etc. Langfristig gesehen sollen die organischen Solarzellen auch in Gebäuden Einzug halten. Hier wären Solarfolien auf Markisen denkbar oder transparente Photovoltaik-Folien auf Fensterscheiben.

Schichten aus unterschiedlichem Material absorbieren mehr Sonnenlicht

Wie der Name schon vermuten lässt, besteht eine Tandem-Solarzelle aus zwei Solarzellen. Diese beiden Solarzellen, meist aus unterschiedlichem Material, sind übereinander geschichtet. Durch diese Anordnung wird der Wirkungsgrad erhöht, was durch die Abstimmung der verschiedenen Materialien aufeinander erreicht wird, so dass ein breiteres Lichtspektrum aufgenommen werden kann. Durch eine entsprechende Bauform können die Photonen des Sonnenlichts durch Reflektion zusätzlich länger in den jeweiligen Schichten gehalten werden.