Organische Solarmodule haben gegenüber den herkömmlichen Silizium- und Dünnschichtpaneelen mehrere Vorteile. Sie können mit einer flächigen Semitransparenz hergestellt werden und sind flexibel wie Folien. Durch den geringen Energieaufwand punkten sie zudem mit einer guten Ökobilanz. Zudem kommen sie hervorragend mit Schwachlicht zurecht und erreichen trotz geringer Wirkungsgrade immer wieder gute Gesamterträge.
Hohe Effizienz auf größeren Modulen
Allerdings haben sie es bisher noch nicht zur weiten Verbreitung geschafft. Bei der Industrialisierung geht – wie bei allen Technologien – Wirkungsgrad verloren. Inzwischen haben es die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) geschafft, 14,5 mal 14,5 Zentimeter große organische Solarmodule mit einer Transparenz von durchschnittlich 43,2 Prozent zu realisieren. Das Besondere: Trotz der Größe jenseits des Labormaßstabes und der hohen Transparenz schafften sie einen Wirkungsgrad von bis zu 9,26 Prozent.
Industrielle Verfahren genutzt
Um dies zu erreichen, haben sie eine Kombination aus Sputter- und Schlitzdüsenbeschichtung (Slot-Die-Verfahren) genutzt. Beide Verfahren sind industriell erprobt und auf große Modulflächen hochskalierbar. „Die Hochskalierung auf große Flächen ist eine der großen Herausforderungen bei der organischen Photovoltaik“, ordnet Uli Würfel, Abteilungsleiter für Organische und Perowskit-Photovoltaik am Fraunhofer ISE, das Ergebnis ein.
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Laboreffizienz verlustfrei überführt
Denn gute Laborergebnisse mit kleinen, manuell gefertigten Solarzellen können oft nicht in die industrielle Fertigung übertragen werden. Schließlich funktioniert deren Herstellungsverfahren auf der größeren Fläche nicht. „Dass wir nun zum ersten Mal erfolgreich und praktisch verlustfrei sämtliche Schichten der Solarzellen per industriell umsetzbarem Slot-Die-Verfahren auftragen konnten, ist für uns ein großer Durchbruch“, sagt Uli Würfel. „Die Rückelektroden der Solarzellen werden im Prozessschritt davor im Sputterverfahren aufgebracht, ebenfalls ein etablierter Fertigungsweg. Jetzt, wo wir den Fertigungsprozess unter Kontrolle haben, sind wir optimistisch, dass wir die Transparenz noch deutlich steigern können, ohne den Wirkungsgrad zu beeinträchtigen“, umreißt er den nächsten Entwicklungsschritt. (su)
