Im Bereich der erneuerbaren Energien gewinnt die Forschung an organischen Solarzellen zunehmend an Bedeutung. Ein aktuelles Projekt an der Technischen Universität Chemnitz, geleitet von Prof. Dr. Carsten Deibel, fokussiert sich auf die Verbesserung der Effizienz dieser innovativen Solarzellen. Das zentrale Ziel besteht darin, die Langsamkeit der Ladungsträger zu verstehen, die maßgeblich für den Transportwiderstand verantwortlich ist. Dieser Widerstand verringert den Füllfaktor und die Leistungsfähigkeit der Solarzellen erheblich.
Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeiten wurden bereits in renommierten Fachzeitschriften, wie „Reports on Progress in Physics“ und „Advanced Energy Materials“, veröffentlicht. Innerhalb der DFG-Forschergruppe „Gedruckte & stabile organische Photovoltaik mit Nicht-Fullerenakzeptoren – POPULAR“, zu der 14 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus verschiedenen Universitäten in Deutschland und Großbritannien gehören, wird ein interdisziplinärer Ansatz zur Lösung dieser Herausforderungen verfolgt. Diese Gruppe erhält eine substantielle Förderung von rund fünf Millionen Euro, um die Herstellung und die Leistungsverbesserung organischer Solarzellen für die Massenproduktion voranzutreiben.
Forschung und Herausforderungen
Die organischen Solarzellen zeichnen sich durch eine kostengünstige Herstellung mittels Druckverfahren aus. Diese Technologie steht jedoch im Kontrast zu den hohen Wirkungsgraden, die bei kristallinen Silizium-Solarzellen erreicht werden. Der aktuelle Wirkungsgrad organischer Solarzellen liegt bei etwa 17,3 %, was sie im Vergleich zu konventionellen Zellen weniger effizient macht. Dennoch ist deren Flexibilität und Vielseitigkeit vielversprechend, wie Wikipedia berichtet.
Ein wichtiger Aspekt der Forschung ist die Identifikation der Ursachen für den Transportwiderstand. Messungen der Strom-Spannungskennlinien unter Beleuchtung sind entscheidend, um die Leistungscharakteristiken der organischen Solarzellen zu verstehen. Die Studien zeigen, dass die ungeordnete Struktur der Materialien für den Transportwiderstand verantwortlich ist. Zudem vergleichen die Forscher die Ergebnisse mit der suns-Voc-Methode, um die Auswirkungen von Transportwiderstandsverlusten besser zu quantifizieren.
Marktentwicklung und langfristige Perspektiven
Die organische Photovoltaik hat großes Potenzial, insbesondere durch ihre spezifischen Eigenschaften und die Möglichkeit, in unterschiedliche Anwendungsfelder integriert zu werden. Projekte wie das des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme zeigen, wie wichtig die Weiterentwicklung dieser Technologie ist. Die Forscher arbeiten an kostengünstigen und umweltfreundlichen Materialien sowie Prozessen, die für eine breitere Anwendung durch Industriepartner entscheidend sein können.
Um die Langfristigkeit und Marktgängigkeit organischer Solarzellen zu gewährleisten, sind erhebliche Fortschritte in Effizienz und Stabilität notwendig. Anders als die ersten organischen Solarzellen, die 1985 entwickelt wurden und damals aus Kupfer-Phthalocyanin und einem PTCDA-Derivat bestanden, zielen heutige Technologien darauf ab, auch große Flächen effizient zu bedienen, während gleichzeitig die Möglichkeiten der Aufskalierung durch Verfahren wie Rolle-zu-Rolle gefördert werden.
Insgesamt zeigt die aktuelle Forschung, dass organische Solarzellen zwar vor Herausforderungen stehen, sie jedoch auch die Möglichkeit bieten, entscheidende Fortschritte in der Solarenergiegewinnung zu erzielen.
