Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben einen neuen Weltrekord für die organische Photovoltaik aufgestellt. Gemeinsam mit dem Materialforschungszentrum FMF der Universität Freiburg sei der Wirkungsgrad für eine ein Quadratzentimeter große, organische Solarzelle auf 15,8 Prozent verbessert worden.
Die Hoffnungen in die organische Photovoltaik sind groß. Sie verspricht flexible Einsatzmöglichkeiten und somit neue Anwendungsfelder für die Photovoltaik zu eröffnen. Allerdings sind die Wirkungsgrade im Gegensatz zu anderen Technologien eher gering, wenngleich sie sich auch günstig herstellen lässt. Für einen Marktdurchbruch arbeiten Forscher weltweit noch an der Effizienz und Skalierbarkeit.
„Die Verbesserung bei der Rekord-Solarzelle haben wir ganz wesentlich durch den Einsatz einer Anti-Reflexionsbeschichtung erreicht, wodurch mehr Licht in der photoaktiven Schicht der Zelle absorbiert und somit ein höherer Strom generiert wird“, erklärte Uli Würfel, Abteilungsleiter Organische und Perowskit-Photovoltaik am Fraunhofer ISE. Er ist zudem Gruppenleiter am Materialforschungszentrum FMF der Uni Freiburg und leitet die Forschung an den organischen Solarzellen.
Das für die Beschichtung notwendige Dünnschichtsystem, wobei die Abscheidung mittels Sputterverfahren erfolge, sei von den Forschern des Fraunhofer ISE entwickelt worden. Es verringere die Oberflächenreflexion. Zugleich entwickelte das Fraunhofer ISE mit diesem Beschichtungsverfahren auch Elektroden für semitransparente organische Solarzellen. Diese bestehen aus einer photoaktiven, organischen Schicht, aufgebracht auf einer Rückelektrode, die das sichtbare Licht durchlässt und gleichzeitig das Nahinfrarot-Licht zurück in die Zelle wirft, wie es von den Forschern hieß.
Diese Arbeiten erfolgen innerhalb des Forschungsprojekts „Durchblick-PV – Entwicklung von organischen Solarmodulen mit hoher visueller Transparenz“. Es wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert. Dabei steht in Fokus, Materialien mit hoher Transparenz für sichtbares Licht sowohl für die Absorberschicht als auch für die Elektroden einzusetzen. Mittels organischer Halbleiter, die ausschließlich infrarotes Licht absorbieren, könnten transparente Solarzellen für Fenster und Agrarschutzfolien oder Gewächshausgläser entwickelt werden. Dabei ließen sich Schutz gegen Unwetter und Überhitzung mit einer relevanten Solarstromerzeugung verknüpfen. Die Forscher des Fraunhofer ISE betonten jedoch, dass es bis zur Produktreife „noch einige wichtige Entwicklungsschritte erfolgreich zu bestreiten“ gelte.
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