Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Freiburg und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) haben einen bedeutenden Fortschritt bei der Herstellung semitransparenter organischer Photovoltaik erzielt. Das Team entwickelte Module mit einer Größe von 14,5 mal 14,5 Zentimetern, die eine hohe Lichtdurchlässigkeit mit einer effizienten Stromerzeugung verbinden. Bei einer durchschnittlichen Transparenz im sichtbaren Spektrum von 43,2 Prozent erreichen die Module einen Wirkungsgrad von bis zu 9,26 Prozent.
Etablierte industrielle Fertigungsprozesse genutzt
Ein zentrales Problem der organischen Photovoltaik war bisher die Übertragbarkeit von Laborergebnissen auf großflächige Module. Das Forschungsteam löste diese Herausforderung, indem es ausschließlich auf industriell erprobte und skalierbare Verfahren setzte. Die Rückelektroden wurden im Sputterverfahren aufgetragen, während für die weiteren Schichten die Slot-Die-Beschichtung, auch als Schlitzdüsenverfahren bekannt, zum Einsatz kam. Laut Uli Würfel, Abteilungsleiter für Organische und Perowskit-Photovoltaik am Fraunhofer ISE, ist es erstmals gelungen, sämtliche Schichten praktisch verlustfrei mit diesen industriell umsetzbaren Methoden aufzubringen.
Anwendungen in der Architektur und Landwirtschaft
Durch ihre Transparenz und Flexibilität bieten die Module vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Sie könnten zukünftig als Ersatz für herkömmliches Fensterglas in Fassaden oder in Gewächshäusern dienen. In Bereichen, in denen ohnehin eine Tönung gewünscht ist, wie etwa bei Autodächern, kann eine geringere Lichtdurchlässigkeit sogar von Vorteil sein. Zudem konnte die mechanische Stabilität der Technologie bereits nachgewiesen werden: Flexible Module auf Folienbasis behielten nach über 1.200 Biegezyklen ihre ursprüngliche Effizienz bei.
Innovation bei den Elektroden
Die Leistungsfähigkeit der neuen Module basiert auch auf einer technologischen Neuerung bei den Top-Elektroden. Das Unternehmen Heraeus Epurio entwickelte hierfür eine spezielle Polymer-Formulierung (PEDOT:PSS), die maßgeblich zur verbesserten Transparenz beiträgt. Die Forschungsarbeiten wurden im Rahmen des Projekts Durchblick-PV durchgeführt, das durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert wurde. Neben den genannten Instituten waren die Firmen ROWO Coating und ASCA als Partner beteiligt.