Solarzellen könnten sich bald wie Zeitungen drucken lassen
Der europäische Forschungsverbund Treasores hat eine wichtige Hürde auf dem Weg zur gedruckten Solarzelle genommen: Die Forscher haben eine ultradünne, transparente Silber-Verbundelektrode entwickelt. Sie ermöglicht eine Effizienz von sieben Prozent – für biegsame, gedruckte Solarzellen ein Rekord.
Organische Solarzellen lassen sich problemlos verbiegen und mit Druckern herstellen. Kommerziell uninteressant sind sie bislang wegen des niedrigen Wirkungsgrads. Das wollen die Forscher ändern.
Foto: National Physical Laboratory
Am 2. Mai beginnt die Expo 2015, die Weltausstellung in Mailand. Im deutschen Pavillon gibt es ganz besondere Kunstwerke zu bewundern: Organische Solarzellen, die sich, weil aus billigem Kunststoff, nahezu beliebig formen lassen. Hersteller ist das Nürnberger Unternehmen Belectric Konarka, das derartige Zellen per Drucker herstellt, ähnlich wie Zeitungen. Bisher werden solche Zellen nur in Ausnahmefällen eingesetzt. Um sie kommerziell nutzen zu können, müssten sie einen höheren Wirkungsgrad haben.
Treasores will gedruckten Solarzellen zum Durchbruch verhelfen
Genau das zu erreichen ist eines der Ziele des europäischen Projekts Treasores, an dem 14 Partner aus fünf Ländern beteiligt sind – darunter vier Fraunhofer-Institute, die Technische Universität Dresden und der Münchner Beleuchtungsspezialist Osram. Die Federführung liegt beim Materialforschungsinstitut Empa, das zur Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich gehört.
Jetzt meldet der Forschungsverbund einen ersten Erfolg. Er stellt ein biegsames Solarzellenmodul und eine transparente Silber-Verbundelektrode vor, die im Rollendruck hergestellt worden sind. Die Elektroden sind, obwohl aus Edelmetall, transparent, weil sie ultradünn sind, dazu noch billiger als die üblicherweise genutzten Indium-Zinnoxid-Elektroden. Das neue Material sorgt für eine Wirkungsgradverbesserung auf sieben Prozent, was im Vergleich zu Siliziummodulen allerdings immer noch wenig ist. Die Besten kommen auf mehr als 20 Prozent.
EU fördert die Forschung mit 14 Millionen Euro
Doch Elektroden sind nur ein Teil der organischen Solarzellen. Damit sie Strom erzeugen, müssen mehrere elektrisch aktive Schichten aufgedruckt werden. Die Wissenschaftler unter Leitung des Empa-Forschers Frank Nüesch arbeiten jetzt daran, das Druckverfahren industriell nutzbar zu machen.
Die transparenten Elektroden für biegsame Solarzellen benötigen keine seltenen Erden wie Indium mehr. Sie ermöglichen einen höheren Wirkungsgrad und lassen sich kostengünstiger herstellen.
Quelle: Empa
Ziel ist die Herstellung von hunderte Meter langen Solarzellfolien, die wie Papier oder Stahlblech einfach aufgerollt werden können. Der Europäischen Union ist diese Forschung extrem wichtig. Sie finanziert sie mit gut 14 Millionen Euro.
Auch an den Elektroden wollen die Forscher noch arbeiten. Sie experimentieren mit leitfähigen Textilien, nanometerdünnen Drähten und Nanoröhrchen aus Kohlenstoff – ein Nanometer ist ein millionstel Millimeter. „Unsere neuen kostengünstigen Elektrodensubstrate sind den bisherigen leitfähigen Oxidelektroden bereits in vielerlei Hinsicht überlegen“, sagt Nüesch. „Aber wir müssen die Leistung der damit im Großmaßstab hergestellten Bauteile noch weiter verbessern, indem wir die Fehlerdichte in den Substraten reduzieren.“ Da könnte Silber wieder zum Zuge kommen. Eine ultradünne Folie, eingeklemmt zwischen zwei nicht minder dünnen Metalloxidfolien, gilt derzeit als Favorit.
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