Heliatek, ein Spin-off-Unternehmen der Universität Ulm und der TU Dresden und das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme entwickeln Verfahren, die die Massenproduktion organischer Solarzellen erlauben sollen. Erste Ergebnisse der Kooperation wollen die Forscher Mitte September 2009 auf der EU PVSEC in Hamburg vorstellen.
Organische Photovoltaik arbeitet mit chemisch hergestellten Molekülketten auf Basis von Kohlenwasserstoffen. Diese Zellen eröffnen neue Anwendungsfelder, die mit aus Silizium bestehenden Solarzellen nur schwer zu realisieren sind. Beim Bauen und Sanieren könnten sie an Fassaden, in Fenstern oder bei Jalousien mit Photovoltaik-Funktion zum Einsatz kommen. Andere Anwendungen auch aus dem militärischen Umfeld sind Strom produzierende Fahrzeug- oder Geräteoberflächen sowie Textilien.
In so genannten Tandemsolarzellen werden zwei unterschiedliche Molekülketten gemeinsam verwendet. Jede der Molekülketten kann Licht einer bestimmten Wellenlänge aufnehmen. Die Kombination sorgt für einen höheren Wirkungsgrad als die Verwendung eines einzigen Polymers.
Dem Modell einer Tandemsolarzelle, das gemeinsam von Heliatek und dem Institut für angewandte Photophysik der Universität Dresden entwickelt worden ist, hatte das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme vor kurzem einen Wirkungsgrad von über 6 Prozent bescheinigt. Ziel ist ein Wirkungsgrad von mindestens 10 Prozent. Das gilt als Schwellenwert für die Kommerzialisierbarkeit eines Produkts. Heliatek hatte angekündigt, im nächsten Jahr organische Solarzellen auf den Markt bringen zu wollen.
Einer der großen Konkurrenten ist Konarka Technologies aus den USA. Deren Material für organische Solarzellen heißt Power-Plastic und wurde ebenfalls unter Mitwirkung deutscher Forscher entwickelt. Das National Renewable Energy Laboratory (NREL) hat den Konarka-Solarzellen im Mai 2009 eine Energieausbeute von 6,4 Prozent bescheinigt.
Auch andere deutsche Forschungsinstitute arbeiten mit Hochdruck an der Weiterentwicklung der organischen Photovoltaik. So haben sich Wissenschaftler des Potsdamer Universitäts-Instituts für Physik und Astronomie am gerade gestarteten neuen Forschungsverbund "Selbstorganisation in organischen Hybridsolarzellen - SOHyb" beteiligt. Dabei sollen drei verschiedene Ansätze bei der Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie zu einem gemeinsamen Konzept einer organischen Hybridsolarzelle zusammenwachsen.
Die drei bislang meist getrennt verfolgten Konzepte sind zum einen die beschriebenen Systeme aus mehreren Schichten. Ein weiterer Ansatz sind Zellen auf der Grundlage von löslichen halbleitenden Kunststoffen, ein dritter Solarzellen mit farbstoffsensibilisierten porösen Schichten. Das Projekt soll diese Verfahren verschmelzen. "Ein Hauptaugenmerk liegt dabei auf der selbstorganisierten Nanostrukturierung der Schichten", so die Potsdamer Forscher.
Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) innerhalb der Initiative "Organische Photovoltaik" dreieinhalb Jahre lang mit insgesamt drei Millionen Euro finanziell unterstützt.
Am Helmholtz-Zentrum Berlin haben Forscher ein Beschichtungsverfahren entwickelt, das einen größeren Durchsatz bei der Herstellung von organischen Solarzellen erlauben wird. Die Forscher nutzen ein Trägergas, um die lichtaufnehmenden Verbindungen auf ein Substrat aufzubringen. Das soll die Fertigungskosten reduzieren. Ein funktionsfähiges Minimodul mit einer Fläche von etwa 25 Quadratzentimeter haben die Berliner Forscher bereits gezeigt. Ihr Konzept erreicht bislang einen Wirkungsgrad von 3 Prozent.
Interesse an organischer Photovoltaik hat unlängst auch die FlexTech Alliance bekundet, eine öffentlich-private Forschungsgemeinschaft der Industrie und des Forschungslabors der US-Armee. Sie hat Solarmer Energy den Auftrag erteilt, Polymere für die organische Photovoltaik (OPV) zu entwickeln. "Der aktuelle Stand der Technik ermöglicht es, im Labor Zellen mit einem Wirkungsgrad von 6,8 Prozent und sowie 6x6 Zoll große Photovoltaikmodule mit einem Wirkungsgrad von 3,9 Prozent herzustellen", beschreibt Gang Li, Vizepräsident für Technologieentwicklung bei Solarmer Energy, was sein Unternehmen schon kann. 117pgl