Organische Photovoltaik Modul vom IMEC erreicht 5,5 Prozent Wirkungsgrad

Die neue organische Solarzelle beruht auf einer inversen Bulk-Heterojunction-Architektur
Die neue organische Solarzelle beruht auf einer inversen Bulk-Heterojunction-Architektur

Das belgische Forschungszentrum IMEC und Solvay haben ein organisches Photovoltaik-Modul mit einem Wirkungsgrad von 5,5 Prozent vorgestellt. Das Desdner Unternehmen Heliatek erzielt allerdings deutlich höhere Werte, setzt aber auf eine andere Technik.

Dieses Ergebnis wurde erreicht mit einer neuartigen inversen Bulk-Heterojunction-Architektur von IMEC in enger Zusammenarbeit mit dem belgischen Chemieunternehmen Solvay und einem proprietären »ActivInk«-Halbleiter von Polyera entwickelt.

Das Forschungsprogramm an organischen Solarzellen bei IMEC greift all die Herausforderungen auf, um die organische Photovoltaik zur Marktreife zu bringen. Das Institut entwickelte eine spezielle inverse Bulk-Heterojunction-Architektur für polymerbasierte Solarzellen. Diese Architektur optimiert gleichzeitig das Lichtmanagement der Zelle und erhöht deren Stabilität.

Nach der Demonstration des exzellenten Wirkungsgrades auf Zellebene im Jahr 2011, entwickelten IMEC und Solvay ein Verfahren zur Herstellung von inversen Bulk-Heterojunction-Solarzellen in einem effizienten Modul, das 95 Prozent der Modulfläche zur Stromerzeugung verwendet. Ein Modul-Wirkungsgrad von bis zu 5,5 Prozent auf einer Modulfläche von 16 cm² stellt nach Aussage der Forscher einen Weltrekord für organische Photovoltaik-Module dar.

Verschiedene Ausgangsmaterialien

An der Stelle muss man den Rekord allerdings relativieren, da die organischen Solarzellen des IMEC aus langkettigen Polymeren bestehen. Der Dresdner Hersteller Heliatek hat mit seinen PV-Zellen, die auf kleinen Molekülen (Oligomere) basieren, bereits einen Modul-Wirkungsgrad von 8,6 Prozent erzielt. Dieser Wert wurde auf einer Modulfläche von 122 cm² gemessen. Heliatek hat sich bei seinen Solarzellen auf die kurzen Moleküle konzentriert, da sie sich bei den OLED-Displays bereits durchgesetzt haben und nach Angaben des Unternehhmens einige Vorteile gegenüber den langkettigen Polymeren aufweisen.

Organische Solarzellen besitzen das Potential zur Integration in Gebäudefassaden und Fenstern durch ihre Lichtdurchlässigkeit und Fähigkeit, auf großen Flächen bei hohen Durchsatz hergestellt werden können. Der Wirkungsgrad der organischen Solarzellen ist weniger abhängig von der Intensität und des Winkels des einfallenden Lichts. Um jedoch als industrielle Lösung wirklich vermarktet werden zu können, ist eine Hochskalierung in Richtung eines industriellen Prozesses wie auch eine weitere Steigerung der Leistung und der Lebensdauer notwendig.