Undurchsichtige organische Photovoltaik-Zellen Drei Absorber für neuen Effizienz-Rekord

Im Labor auf Glaszellen bewährte Materialien werden auch für große Solarfolien verwendet und anschließend in die Produktion überführt.
Im Labor auf Glaszellen bewährte Materialien werden auch für große Solarfolien verwendet und anschließend in die Produktion überführt.

Eine neu entwickelte organische Photovoltaik-Zelle von Heliatek wandelt Sonnenlicht mit einer Effizienz von 13,2 % in elektrische Energie um. Als Ziel hat sich der Dresdner Hersteller 15 % Effizienz für Zellen aus der Serienfertigung gesetzt – der Effizienz-Rekord wurde im Labor erzielt.

Gemessen wurde die Effizienz unter den üblichen Simulationsbedingungen für Photovoltaikzellen bei AM1.5 Illumination, was in etwa einem Sonnenstand von 50 ° Zenitwinkel entspricht. Bestätigt wurden die Messwerte unter Standardbedingungen vom Fraunhofer Zentrum für Silizium-Photovoltaik (CSP) in Halle.

Die Rekord-Zelle ist undurchsichtig und besteht aus insgesamt drei verschiedenen Absorber-Schichten (Multi-Stack-Zelle), die Licht mit einer Wellenlänge zwischen 450 und 950 nm zur Erzeugung elektrischer Energie umwandeln können. Im Vergleich mit anorganischen Solarzellen schneiden die organischen Zellen sogar noch etwas besser ab, da sie bei hohen Temperaturen keine Effizienzeinbußen aufweisen, wie es in der Regel bei anorganischen Solarzellen der Fall ist. Die organische Multi-Stack-Zelle liefere daher laut Heliatek unter realistischen Betriebsbedingungen über längeren Zeitraum so viel elektrische Energie wie eine anorganische Solarzelle mit 16 bis 17 % Effizienz.

Die Absorbermoleküle in der organischen Schicht der Zelle wurden von Heliateks Forschungsabteilung entwickelt und patentiert. Der Geschäftsführer, Thibaud Le Séguillon, verbucht den Effizienz-Rekord daher auch als Erfolg der gewählten Firmenstrategie: «Ich bin über dieses jüngste Ergebnis hocherfreut. Es bestätigt unsere Entscheidung, die F&E Aktivitäten intern auszubauen, sowohl bei der Entwicklung neuer Absorbermoleküle als auch in der Optimierung der Zell-Architektur.» Heliateks CTO, Dr. Martin Pfeiffer, betonte den Wert der interdisziplinären Arbeitsweise der eigenen Forschungs- und Entwicklungsabteilung: «Schlüssel des Erfolges ist insbesondere die enge Zusammenarbeit zwischen unseren physikalischen und chemischen F&E Teams, welche zu einer optimalen Kombination der Eigenschaften des neuen Solarzellen Designs führt.»

Der nächste Schritt dürfte der Versuch sein, die Laborergebnisse möglichst verlustfrei auf die Zellen aus der Serienproduktion zu übertragen. Die Effizienz liegt hier laut Angaben von Heliatek aktuell bei 7 – 8 %. Ein weiterer Punkt, den Hersteller organischer Photovoltaik-Zellen meistern müssen, ist die Verlängerung der Lebensdauer der organischen Farbstoffe in den Zellen, die aktuell bei ca. 15 bis 20 Jahren liegt. Um für Käufer attraktiv zu sein, müsste eine Lebensdauer von über 25 Jahren garantiert werden können.

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