Kooperation für längere Lebensdauer organischer Solarzellen

Das belgische IMEC-Institut und das Chemie-Unternehmen Cytec forschen gemeinsam an neuartigen Verkapselungsverfahren, um die Lebensdauer organischer Solarzellen auf fünf Jahre zu verlängern und ihnen dadurch zu kommerziellem Durchbruch zu verhelfen.

In den letzten Jahren wurde viel geforscht auf dem Gebiet der organischen Photovoltaik. Dabei lag der Fokus vor allem auf der Verbesserung des Wirkungsgrads. Doch neben dem Wirkungsgrad ist die strukturelle Langzeitstabilität und Lebensdauer bei organischen Solarzellen ein weiterer Schlüsselfaktor bei dem Bestreben, die Zellen kommerziell verfügbar zu machen.

Organische Solarmodule sind bisher nicht langzeitstabil genug, um in kommerzielle Anwendungen eingesetzt zu werden. Der Schwachpunkt liegt hier vor allem bei der Abschirmung der empfindlichen Polymerzelle gegenüber Umwelteinflüssen und die innere Langzeitstabilität der photoaktiven Schicht. Hier setzt das IMEC-Institut zusammen Cytec an. Erklärtes Ziel ihrer Kooperation ist es, durch neuartige Verkapselungstechniken und der Verbesserung der Strukturintegrität die Lebensdauer organischer Solarzellen auf fünf Jahre anzuheben – laut IMEC das Minimum für einen kommerziellen Einsatz.

Bei der Lösung der Stabilitätsprobleme organischer Solarzellen wollen die beiden Kooperationspartner die Nanostruktur der photoaktiven Polymerschicht verbessern. Das IMEC hat schon früher nachgewiesen, dass unter verschiedenen Umwelteinflüssen wie z.B. hohe Temperaturen die photoaktive Schicht aus konjugierten Polymeren und die Schicht aus Fullerenden (Elektronenakzeptoren) im Laufe der Zeit anfangen, sich zu trennen. Dadurch gelangen äußere »Zersetzungsquellen« wie Sauerstoff oder Wasserdampf in die Zelle und zerstören diese. 

Neben der Verbesserung der internen Stabilität der Zelle forschen das IMEC und Cyntec auch an neuen Verkapselungstechniken, die dem Eindringen von Umwelteinflüssen in die Zelle besser entgegenwirken. Cyntec bringt dabei langjährige Erfahrung in der chemischen Synthese und der Beschichtungstechnik in die Kooperation ein, das IMEC beschäftigt sich schon seit Jahren intensiv mit Herstellungsverfahren und der Analyse organischer Solarzellen.

Das Projekt ist auf zwei Jahre angelegt. Bis dahin wollen die beiden Partner ihr Ziel einer organischen Solarzelle mit einer Lebensdauer von fünf Jahren erreicht haben.