Neuartige organische Solarzellen
Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) sind an einem neuem Forschungsvorhaben zur organischen Photovoltaik beteiligt.
Die Solarzelle der Zukunft soll leicht und mechanisch flexibel sein. Außerdem soll sie sich mithilfe von Druckprozessen kostengünstig herstellen lassen. Dies sind Ziele des neuen Forschungsvorhabens "Entwicklung neuer Materialien und Devicestrukturen für konkurrenzfähige Massenproduktionsverfahren und Anwendungen der organischen Photovoltaik" (POPUP).
Beteiligt sind zehn führende Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus verschiedenen Bereichen: Merck, das Zentrum für Angewandte Energiesysteme in Erlangen, PolyIC, das Karlsruher Institut für Technologie, die Leonhard Kurz Stiftung in Fürth, Belectric OPV, Webasto, Siemens, Centrosolar und das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung in Stuttgart.
Die Koordination liegt bei dem Pharma- und Chemieunternehmen Merck. Das Gesamtbudget für das insgesamt drei Jahre laufende Projekt beträgt 16 Millionen Euro.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) stellt dem Konsortium einen Förderbetrag von 8,2 Millionen Euro zur Verfügung, den Rest tragen die am Projekt teilnehmenden Unternehmen. Zur Umsetzung des Forschungsvorhabens erhält das KIT eine Förderung von einer Million Euro.
POPUP soll der organischen Photovoltaik zum Durchbruch verhelfen. Dazu entwickelt das Konsortium deutlich effizientere und stabilere Materialien für kostengünstige, industriell anwendbare Druck- und Beschichtungsverfahren sowie neue Architekturen für flexible und starre, semi-transparente und lichtundurchlässige Solarmodule.
Ein interdisziplinäres Team um Dr. Alexander Colsmann vom Lichttechnischen Institut (LTI) des KIT hat dabei zuerst einmal die Aufgabe, ein vertieftes Grundlagenverständnis zu erarbeiten.
Je nach Anwendungsgebiet werden die Solarzellen auf flexiblen Kunststofffolien oder auf starren Glasträgern gefertigt. Die KIT-Wissenschaftler verfolgen bei ihren Arbeiten zur organischen Photovoltaik zwei entscheidende Ziele: prinzipiell vollständige Druckbarkeit der Solarzellen sowie Verzicht auf Indiumzinnoxid (ITO) als Elektrodenmaterial.
Bei flexiblen Trägern setzen die Forscher stattdessen leitfähige und transparente Folien ein. Bei Glasträgern hingegen untersuchen sie eine entsprechende Abscheidung transparenter Elektroden auf Basis von metallischen Mikrostrukturen und leitfähigen Pufferschichten.
Die beteiligten Industriepartner streben mittel- bis langfristig die Herstellung organischer Solarmodule über konkurrenzfähige Massenproduktionsverfahren an – beispielsweise zur Integration in Fahrzeuge, Gebäude und Glasfassaden, um die Stromversorgung für die Bordelektronik zu unterstützen, zur Energieversorgung für freistehende Gebäude und Geräte, Notfallsysteme sowie Verkehrs- und Navigationshilfen.
Auch zur netzunabhängigen Stromversorgung im Freizeitbereich oder zum Laden mobiler Verbraucher-Geräte lassen sich die neuartigen Technologien einsetzen. Die Ergebnisse des KIT-Forscherteams werden den verschiedenen Anwendungen direkt zugutekommen.