Quelle: scitechdaily.com
Dr. Andreas Distler (ZAE Bayern) mit dem organischen Rekordsolarmodul in der Solarfabrik der Zukunft. Im Hintergrund die Pilotlinie für gedruckte Dünnschicht-Photovoltaik.
Ein Forscherteam aus Nürnberg und Erlangen hat einen neuen Rekord für die Energieumwandlungseffizienz von organischen Photovoltaikmodulen (OPV) aufgestellt. Die Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), des Bayerischen Zentrums für Angewandte Energieforschung (ZAE) und des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN), einer Außenstelle des Forschungszentrums Jülich, kooperieren mit dem Die South China University of Technology (SCUT) entwarf ein OPV-Modul mit einem Wirkungsgrad von 12,6 Prozent auf einer Fläche von 26 Quadratzentimetern. Der bisherige Weltrekord von 9,7 Prozent wurde um 30 Prozent übertroffen.
Dies ist der höchste jemals gemeldete Wirkungsgrad für ein organisches Photovoltaikmodul. Dies wurde im September 2019 durch eine zertifizierte kalibrierte Messung unter Standardtestbedingungen durch das unabhängige Zertifizierungslabor des Fraunhofer ISE (Freiburg) bestätigt. Das mehrzellige Modul wurde in der Solarfabrik der Zukunft am Energie Campus Nürnberg (EnCN) in Nürnberg entwickelt ein Beschichtungslabor mit einer einzigartigen Megawatt-Pilotanlage für Dünnschicht-Photovoltaik, die mit finanzieller Unterstützung des bayerischen Wirtschaftsministeriums konzipiert und realisiert wurde.
„Dieser Durchbruch zeigt, dass Bayern nicht nur führend bei der Weiterentwicklung von Photovoltaikanlagen ist, sondern auch eine führende Position bei der Entwicklung zukünftiger Technologien einnimmt“, betont Hubert Aiwanger, Bayerischer Staatsminister für Wirtschaft, Regionalentwicklung und Energie.
Organische Solarzellen bestehen üblicherweise aus zwei verschiedenen organischen Bestandteilen, die die erforderlichen Halbleitereigenschaften besitzen. Im Gegensatz zu herkömmlich verwendetem Silizium, das durch energieintensive Schmelzprozesse hergestellt wird, können organische Materialien direkt aus Lösungen auf eine Trägerfolie oder einen Glasträger aufgebracht werden.
Dies reduziert zum einen die Herstellungskosten, zum anderen ermöglicht der Einsatz flexibler, leichter Materialien neue Anwendungen wie mobile Geräte oder Bekleidung, auch wenn der Wirkungsgrad noch nicht mit dem herkömmlicher Siliziumsolarzellen vergleichbar ist.
„Dieser Meilenstein in der Forschung zu organischen Halbleitern zeigt, dass die neuesten Leistungsentwicklungen mit zertifizierten Zelleffizienzen von über 16 Prozent nicht auf den Labormaßstab beschränkt sind, sondern auf das Niveau von Prototypmodulen skaliert werden können“, erklärt Prof. Christoph Brabec von der FAU , Direktor am HI ERN und wissenschaftlicher Leiter der Solar Factory of the Future, einer Forschungsgruppe des ZAE Bayern.
Der Wirkungsgrad kompletter Photovoltaikmodule ist konstruktionsbedingt immer etwas geringer als der einzelner Zellen. Beispielsweise ist ein Teil des Modulbereichs immer inaktiv, da er zur Verschaltung der einzelnen Zellen dient. Mit zunehmender Modulfläche nehmen auch die durch den elektrischen Widerstand der Elektroden verursachten Verluste zu.
Das Aufzeichnungsmodul besteht aus zwölf in Reihe geschalteten Zellen und hat einen geometrischen Füllfaktor von über 95 Prozent. Dieser Teil des Modulbereichs trägt aktiv zur Stromerzeugung bei. Bezogen auf die aktive Fläche erreicht das Modul sogar einen Wirkungsgrad von 13,2 Prozent. Die Minimierung inaktiver Bereiche wurde durch eine hochauflösende Laserstrukturierung erreicht, wie sie in den letzten Jahren in der „Solar Factory of the Future“ entwickelt und optimiert wurde.
