Photovoltaik

Fulleren-freie organische Solarmodule mit hohen Umwandlungs-Effizienzen

| Redakteur: Hendrik Härter

Das imec hat eine fulleren-freie organische Solarzelle entwickellt, die eine Umwandlungs-Effizienz von über 5% bietet.
Das imec hat eine fulleren-freie organische Solarzelle entwickellt, die eine Umwandlungs-Effizienz von über 5% bietet. (imec)

Ein fulleren-freies organisches Solarmodul mit einer aktiven Fläche von 160 cm² hat das Forschungszentrum für Nanoelektronik imec entwickelt. Die Umwandlungs-Effizienz liegt in opaker Ausführung auf Glassubstraten bei über 5%. Zudem haben die Forscher halbtransparente organische Solarmodule mit einer 4,5% Effizienz entwickelt.

Die fulleren-freien Solarzellen wurden mit Hilfe der thermischen Dünnschichtabscheidung kleiner Moleküle im Hochvakuum hergestellt. Während diese Prozesstechnologie zu sehr guten Ergebnissen mit hoher Solarzellenlebensdauer beiträgt, ermöglicht sie durch die Flexibilität in der Schichtabscheidung eine gezielte Entwicklung der Solarzelleigenschaften. Mit einem neuen Akzeptormaterial lassen sich verbesserte organische Materialklassen als photoaktive Schichten für eine weitere Effizienzsteigerung verwenden.

In Laborproben erreichten die Forscher mit kleinen aktiven Flächen Energieausbeuten von bis zu 8,4% – ein für fulleren-freie organische Solarzellen beachtlicher Wert. Unter der Beleuchtung mit Lichtquellen, wie sie in Büro- oder Wohngebäuden Anwendung finden, erreichten die Forscher bis zu 24%.

Die halbtransparenten organischen Solarmodule bestehen aus einer Polymer-Fulleren-Mischschicht und verwenden Schichtsysteme aus dünnen Metalllagen und Metalloxiden als transparente Kontakte. Damit lassen sich Effizienzen von 4,5% erreichen. Die gezeigten Systeme verbinden die Eigenschaften von Doppelglasfenstern mit einer effektiven Solarzellenverkapselung für eine hohe Lebensdauer und ermöglichen dadurch eine mechanisch stabile Integration von Solarzellen in Gebäudefassaden.

Die Forscher des imec arbeiten an organischen Solarzellen sowohl für die Grundlagenforschung mit dem Ziel der Effizienzsteigerung und Erhöhung der Lebensdauer als auch anwendungsorientierte Themen wie die Solarzellenintegration in Fenster und Fassaden oder die Nutzung unter künstlicher Beleuchtung.

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