Die Forschung an organischen Solarzellen gewinnt zunehmend an Bedeutung und ist ein Schwerpunktthema an der TU Chemnitz. Unter der Leitung von Prof. Dr. Carsten Deibel zielt das interdisziplinäre Team darauf ab, die Effizienz dieser fortschrittlichen Solarzellen durch ein besseres Verständnis der langsamen Ladungsträger zu verbessern. Die Ergebnisse dieser Forschung wurden in renommierten Fachzeitschriften wie „Reports on Progress in Physics“ und „Advanced Energy Materials“ veröffentlicht.
Organische Solarzellen haben das Potenzial, kostengünstig mit Druckverfahren hergestellt zu werden. Dennoch bleibt der Stromfluss hinter dem von kristallinen Silizium-Solarzellen zurück. Ein zentrales Problem sind langsame Ladungsträger, die den Transportwiderstand erhöhen und somit den Füllfaktor und die Gesamtleistung der Solarzellen beeinträchtigen. Um diese Herausforderungen zu adressieren, haben die Forscher verschiedene Arten von organischen Solarzellen entwickelt und den Einfluss des Transportwiderstands auf ihre Leistungsfähigkeit untersucht.
Technologie und Herausforderungen
Organische Solarzellen bestehen größtenteils aus organischen Chemikalien, insbesondere Kohlenwasserstoff-Verbindungen. Diese Zellen erreichen derzeit einen Wirkungsgrad von etwa 17,3%, was sie in der Leistung unter anorganischen Solarzellen zurückfallen lässt (Wikipedia). Die ersten organischen Solarzellen wurden 1985 entwickelt und bestehen aus Kupfer-Phthalocyanin sowie PTCDA-Derivaten. Trotz der hohen Produktionskosten und der Forderung nach verbesserten Langzeitstabilitäten ist das Interesse an dieser Technologie aufgrund ihrer flexiblen Herstellungsverfahren ungebrochen.
Die Forschungsgruppe POPULAR, die mit etwa fünf Millionen Euro gefördert wird, besteht aus 14 Wissenschaftlern zahlreicher deutscher und britischer Universitäten. Ihr Ziel ist die Entwicklung und Massenproduktion effektiver organischer Solarzellen. Wesentliche Fortschritte wurden durch die Verwendung neuer Akzeptoren erzielt, die die Lichtabsorption verbessern und so die Energieverluste verringern, was die Hoffnung auf einen wettbewerbsfähigen Markt stärkt.
Zukünftige Perspektiven
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme betont die Rolle organischer Photovoltaik in der Entwicklung neuer Anwendungsfelder und kostengünstiger Materialien, insbesondere im Kontext der Rolle-zu-Rolle-Produktion. Diese Technologie zeigt spezielle Eigenschaften, die es ermöglichen, organische Solarzellen in verschiedenen Bereichen, wie zum Beispiel in Fenstern oder Agrarschutzfolien, zu integrieren.
Mit einer optimalen Dicke der Absorberschicht und der Nutzung effizienter Donor-Akzeptor-Systeme wird die Stromerzeugung weiter verbessert. More Recent achievements include zertifizierte Wirkungsgrade von 14,9% auf kleinen sowie größeren Zellflächen. Diese Entwicklungen lassen darauf hoffen, dass die organischen Solarzellen bald auch marktreif verfügbar sind und die Herausforderungen der Nachhaltigkeit und Energieproduktion in urbanen Gebieten adressieren können.