Organische Solarzellen können preiswert hergestellt werden. Deutsche Forscher haben ein Verfahren entwickelt, das mit Nano-Technologie die industrielle Serienfertigung von Solarzellen für elektrische Kleingeräte ermöglicht.
Weltweit arbeiten Forscherteams an der Entwicklung organischer Solarzellen zur Stromgewinnung. Auf der weltweit größten Nano-Technologie-Fachmesse in Tokio haben im Februar 2008 Mitarbeiter des Freiburger Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE Wege zur industriellen Massenfertigung solcher Folien vorgestellt. Vorgesehen ist der Einsatz bei elektrischen Kleingeräten.
Dabei gehen sie wie ihre Kollegen in aller Welt von der Überlegung aus, dass hier eine zukunftsfähige Technologie im Entstehen ist. Organische Solarzellen sind günstig in der Herstellung, da man sie auf dünne Folien auftragen kann. Dafür lassen sich etablierte Drucktechniken nutzen. Dazu müssen allerdings die Solarzellenaufbauten ebenso besonders angepasst werden wie die Beschichtungsmateralien und Substrate. „Da das Verfahren einen hohen Durchsatz erlaubt, fallen vor allem Materialkosten an“, sagt Institutsmitarbeiter Michael Niggemann. Im Gegensatz zu anderen Neuentwicklungen des Freiburger Instituts geht es hier allerdings weniger darum, alternative Stromerzeugungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Ziel dieser Entwicklungen ist vielmehr der Einsatz neuer Technologien im täglichen Leben.
Einsatz für elektrische Kleingeräte
Dennoch sollen organische Solarzellen nicht gegen die klassische Siliziumzelle konkurrieren. Dafür ist ihr Wirkungsgrad noch viel zu gering. Da sie aber flexibel ist, können sie neue Anwendungsgebiete erschließen: Kunststoff-Solarzellen könnten zum Beispiel Energie für mobile Kleingeräte wie MP3-Player oder elektronische Skipässe liefern. Denkbar wäre auch, auf einem kleinen Plastikstreifen Solarzellen, Sensoren und Schaltelektronik zu einem energieautarken Mikrosystem zu vereinen.
Das in Tokio vorgestellte Modell eines flexiblen Solarmodul hat die Größe einer Buchseite. Es wurde in einem Verfahren hergestellt, das sich ohne weiteres auf die Rolle-zu-Rolle-Technologie übertragen lässt – ein wichtiger Schritt zur Massenproduktion.
Auch ein neues Konstruktionsprinzip hilft beim Kostensparen: Für die vordere, der Sonne zugewandte Elektrode verwendete man bisher meist teures Indium-Zinnoxid, weil dieses transparent ist. Doch es geht auch anders: Die Fraunhofer-Crew hat die Verschaltung der Zelle auf die Rückseite verlegt, die durch zahlreiche Löcher mit der Gegenseite verbunden ist. Dieses Bauprinzip hat einen enormen Vorteil: Mann kann preiswerte transparente polymere Elektroden verwenden – ein Verfahren, das bereits patentiert worden ist.
Kampagne „Nanotech Germany“
Die Neuentwicklung wurde mit zwei Unternehmen der Wirtschaft umgesetzt. Sie ist Teil der Kampagne „Nanotech Germany“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung BMBF.
Die Fraunhofer-Gesellschaft bezeichnet sich als führende Organisation für angewandte Forschung in Europa. Unter ihrem Dach arbeiten sechsundfünfzig Institute an über vierzig Standorten in ganz Deutschland. Die Gesellschaft beschäftigt rund 13 000 Mitarbeiter und setzt ein Forschungsvolumen von rund 1,3 Milliarden € um. Davon stammen rund zwei Drittel aus Aufträgen der Industrie und öffentlich finanzierten Forschungsprojekten. Die Gesellschaft unterhält Niederlassungen in verschie-denen europäischen Ländern, in den USA und in Asien.