Dresdner Forscher haben ein neues n-leitendes Polymer gefunden, das sich potenziell auch für organische Solarzellen eignet. Dies können billig auf Folien gedruckt werden und versprechen eine höhere Effizienz als die bisher p-leitenden Polymere. Das Problem ist die Langzeitbeständigkeit.
Forscher ab Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben ein neues n-leitendes Polymer entwickelt. Das neue Material hat nach Angaben der Wissenschaftler eine mehr als eine Größenordnung höhere elektrische Leitfähigkeit als die meisten bekannten n-leitenden Polymere. Dadurch eignet es sich hervorragend als Material der Zukunft für gedruckte Elektronik und organische Solarfolien.
Hoher Wirkungsgrad ist möglich
Wie in der kristallinen Siliziumphotovoltaik sind auch in der organischen Photovoltaik bisher die p-leitenden Materialien vorherrschend. Während die Hersteller von kristallinen Siliziumsolarzellen schon lange versuchen, ihre Zellen mit einer n-leitenden Basis zu einem vertretbaren Preis herzustellen, ist dies in der organischen Photovoltaik schon längst gelungen. Jedoch beruht dies auf einem anderen Prinzip. Denn während im Silizium die Elektronen für den Landungstransport verantwortlich sind, übernehmen dies in Polymeren Ladungsträger mit positiver Elementarladung. Diese sogenannten p-Leiter ermöglichen die elektrische Leitung durch das Polymer. Der Vorteil der n-leitenden Polymere ist die höhere Effizienz gegenüber den p-leitenden Zellen. Allerdings war die Leitfähigkeit der bisher entwickelten n-leitenden Polymere noch hoch genug oder sie sind unter normalen Umgebungsbedingungen nicht stabil. Das neue Material weißt aber eine doppelt so hohe Leitfähigkeit auf als die bisherigen n-leitenden Polymere. „Durch Dotierung kann diese nochmals um 40 Prozent gesteigert werden“, stellen die Forscher sogar in Aussicht.
Neues Material hält länger
Zudem ist auch die Beständigkeit des neuen Polymers unter normalen Umgebungsbedingungen um Längen besser als die der bisherigen Materialien. Für viele Anwendungen zumindest ist sie vollkommen ausreichend. Nicht zwischen zwei Glasplatten oder Schutzfolien eingekapselt verlieren die bisher gefundenen n-leitenden Polymere innerhalb von wenigen Stunden ihre Leitfähigkeit. Das neue Material verliert aber innerhalb von immerhin 30 Tagen die Hälfte seiner Leitfähigkeit. Dies ist zwar ein riesiger Sprung in die richtige Richtung. Doch um das Material tatsächlich für organische Solarfolien einzusetzen, die mehrere Jahre halten sollen, müssen die Dresdner Forscher noch nachbessern. (su)