Forschungsprojekt Popup 09.12.2013, 15:39 Uhr

Bundesministerium gibt organischer Photovoltaik 8,2 Millionen Euro Starthilfe

Sonnenschirme, die gleichzeitig Handy-Ladestation sind, kleine Mini-Kraftwerke, die Bordelektronik von Autos mit Strom versorgen: Solche Möglichkeiten kommen auf Verbraucher zu, wenn die organische Photovoltaik den Kinderschuhen entwächst. Das neue Forschungsprojekt Popup will ihr dabei helfen. 

Organische Solarzellen lassen sich ähnlich wie eine Zeitung drucken und sind biegsam. Zwei Eigenschaften, die in einigen Jahren Industrie und Verbrauchern neue Möglichkeiten eröffnen und auch weltweite Energieprobleme entschärfen könnten. 

Organische Solarzellen lassen sich ähnlich wie eine Zeitung drucken und sind biegsam. Zwei Eigenschaften, die in einigen Jahren Industrie und Verbrauchern neue Möglichkeiten eröffnen und auch weltweite Energieprobleme entschärfen könnten. 

Foto: Karlsruher Institut für Technologie

Solarsensoren der meisten Photovoltaik-Anlagen bestehen aus Silizium. Doch das ist nicht nur teuer, sondern geht bei der Herstellung auch in großem Umfang als Sägestaub verloren. Seit Jahren beschäftigen sich Forscher deswegen mit organischen Solarzellen aus Kunststoff.

Diese haben zwei tolle Eigenschaften: Sie lassen sich kostengünstig drucken, ähnlich wie Zeitungen im sogenannten Roll-to-Roll-Prozess, und sind biegsam. Sie könnten in Zukunft beispielsweise in Autos die Stromversorgung der Bordelektronik unterstützen, als farbige Folie ganze Häuserfassaden einkleiden oder einen Sonnenschirm zur Ladestation für das Smartphone machen.

Organische Photovoltaik steckt noch in den Kinderschuhen

Doch im Vergleich zur klassischen Solarzelle aus Silizium steckt das potentielle Wunderkind noch in den Kinderschuhen: Es erreicht lediglich Effizienzen von etwas über zwölf Prozent und kann sich noch nicht ausreichend gegen UV-Licht und Hitze, Sauerstoff und Wasser wehren. Doch das große Potential vor Augen, hat sich das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) jetzt entschlossen, ein neues Forschungsprojekt namens Popup mit 8,2 Millionen Euro zu fördern.

Hinter Popup stehen zehn Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen. Zu ihnen zählt auch das Lichttechnische Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Hier arbeiten Forscher an zwei großen Zielen: Sie wollen leitfähige und transparente Folien als Druckbasis einsetzen und auf Indiumzinnoxid (ITO) als Elektrodenmaterial verzichten.

ITO kam in der Vergangenheit zum Einsatz, weil es eines der wenigen Materialien ist, das lichtdurchlässig ist und gleichzeitig gute elektrische Leiteigenschaften hat. Der Nachteil: Der Rohstoff Indium ist teuer, der Vakuumprozess zur Herstellung des Indiumzinnoxids energieintensiv. Grund genug für das Forscherteam, mit Alternativen zu experimentieren. Andere Partner entwickeln parallel dazu industriell anwendbare Druck- und Beschichtungsverfahren. Insgesamt stehen ihnen allen dafür 16 Millionen Euro zur Verfügung.

Gedruckte Solarzellen aus dem Baumarkt

Zu den Wissenschaftlern, die sich bereits seit Jahren mit dem Thema beschäftigen, zählt auch Mukundan Thelakkat, Professor für anwandte Funktionspolymere an der Universität Bayreuth. Er hat die vergangenen drei Jahre ein internationales Forschungsprojekt namens Largecells geleitet, das von der Europäischen Kommission Fördergelder in Höhe von 1,6 Millionen Euro erhalten hatte. Seine Prognose: In spätestens 20 Jahren sollen langzeitstabile Photovoltaikzellen großflächig gedruckt für wenig Geld im Baumarkt erhältlich sein.

„Der Energiebedarf ist weltweit enorm, insbesondere in Schwellenländern, die sich zurzeit rasch zu großen Industrienationen entwickeln“, sagt Thelakkat. „Gefragt sind kostengünstige, umweltfreundliche Lösungen, die überall und flexibel einsetzbar sind, und Sonnenenergie auch da nutzen, wo die Infrastruktur Mängel aufweist. Diese Anforderungen kann die organische Photovoltaik erfüllen. Voraussetzung ist eine deutliche Verbesserung ihrer Effizienz und Langzeitstabilität.“ 

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