Rolle-zu-Rolle-Verfahren. (Bild: Heliatek GmbH)
Im Januar 2015 ist unter maßgeblicher Beteiligung des Fraunhofer IWS und des Unternehmens Heliatek das von der EU geförderte Projekt Alabo gestartet. Dessen Ziel ist die kostengünstige Herstellung von großflächigen, leichten und flexiblen Photovoltaik-Folien, die darüber hinaus über eine deutlich verbesserte Langzeitstabilität verfügen sollen. Das 3-jährige Projekt wird mit EUR 3,9 Mio im Rahmen des EU-Programms Horizon 2020 gefördert.
Die Vorteile organischer Solarzellen auf Folie im Vergleich zu herkömmlichen Photovoltaik (PV)-Konzepten liegen auf der Hand: Die biegsamen Leichtgewichte lassen sich viel flexibler in der Gebäudegestaltung integrieren, ihre Transparenz ermöglicht neue Einsatzmöglichkeiten in der Verglasung und durch preiswerte Rolle-zu-Rolle-Verfahren lassen sie sich bei geringerem Materialeinsatz kostengünstig produzieren. Darüber hinaus haben sie eine Eigenschaft, die sie von allen herkömmlichen Solarzellen abhebt: Je höher die Umgebungstemperatur ist, umso effizienter arbeitet die Zelle.
Noch Entwicklungsaufwand notwendig
„Bis die organischen Solarzellen ihren Siegeszug antreten können, müssen noch essentielle technologische Fragen geklärt werden.“, sagt Dr. Udo Klotzbach, Koordinator des ALABO-Projektes und Leiter des Geschäftsfeldes Mikrotechnik im Fraunhofer IWS Dresden. So muss beispielsweise noch einiger Entwicklungsaufwand in das Laserstrukturieren zum Kontaktieren der aktiven Schichten gesteckt werden, damit der Prozess viel schonender abläuft. „Schonend“, erklärt Dr. Klotzbach, „heißt in diesem Zusammenhang, dass die beim Laserstrukturieren entstehenden Abprodukte die Schichten nicht schädigen und das Grundsubstrat der Zelle nicht seine Barrierewirkung gegenüber Wasserdampf verliert.“ Denn die Leistungsfähigkeit dieser transparenten Barriere ist maßgeblich für die Lebensdauer der PV-Zelle verantwortlich und somit ein Schlüsselparameter der Technologie. Um eine Lebensdauer der PV-Zelle von 25 Jahren zu garantieren, bedarf es einer Barriereleistung von mindestens 10-4 g m-2 d-1. „Das ist so wenig, als ob pro Tag lediglich ein Wassertropfen eine Barriereschicht in Größe eines Fußballfeldes passieren darf“, so Dr. Klotzbach weiter. Erstmals versucht das Forscherteam, eine Laserstrukturierung auf organische PV-Zellen in monolithischer Bauweise auf Barrierefolie anzuwenden. Ingenieure und Wissenschaftler aus dem holländischen HOLST-Centre, den französischen Forschungsinstituten CNRS und CEA, der polnischen Firma Sorter und der deutschen Firma 3D-Micromac AG werden gemeinsam mit der Dresdner Firma Heliatek GmbH und dem Fraunhofer IWS Dresden Forschungsaufgaben im Bereich des Laserprozesses, des optischen Prozessmonitorings sowie der schnellen Bewertung der Barriereleistung bearbeiten.