Ohne Lösungsmittel Wie sich die Organische Solarzelle nachhaltig herstellen lässt

Dank des Projekts „MatHero“ lassen sich Organische Solarzellen nachhaltig und kostengünstig herstellen. Hier helfen chlorfreie Lösungsmittel, die aufwendige Sicherungsmaßnahmen überflüssig machen.

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Organische Solarzellen bieten eine Alternative zur herkömmlichen Silizium-Zelle. In einem Projekt des KIT Karlsruhe sollen der Wirkungsgrad von organischen Solarzellen verbessert, die Produktionskosten gesenkt und die Lebensdauer erhöht werden. Ziel ist es, die wettbewerbsfähigkeit von organischen Solarzellen zu erhöhen. Eine Schlüsselrolle dabei spielen sogenannte grüne Prozesse zur Materialsynthese und Beschichtung.

Doch was für Vorteile bietet eine organische Solarzelle? Die aus Kunststoffen bestehenden Solarzellen sind leicht, mechanisch flexibel und lassen sich sogar in verschiedenen Farben herstellen. Überdies lassen sich organische Solarzellen in material- und energiesparenden Druckprozessen herstellen und eignen sich folglich für eine kostengünstige Produktion in hohen Stückzahlen.

Um die organische Photovoltaik für den Massenmarkt tauglich zu machen, sind allerdings noch verschiedene Herausforderungen zu meistern: So gilt es, die Effizienz der Energiewandlung zu verbessern, das heißt, den Wirkungsgrad der organischen Solarzellen auf deutlich über zehn Prozent zu steigern, sowie die Kosten der Materialsynthese zu senken und die Lebensdauer der Materialien und Module auf über zehn Jahre zu erhöhen.

Umweltverträgliche Lösungsmittel senken die Kosten

Um diese Ziele zu erreichen, erforscht das europäische Projektkonsortium von „MatHero“ umweltfreundliche Prozesse für Materialsynthese, Beschichtung und Druck. Dabei werden die organischen Solarzellen aus chlorfreien Lösungsmitteln hergestellt. „Der Einsatz umweltverträglicher Lösungsmittel ist entscheidend für die Kostensenkung, denn dadurch erübrigen sich aufwendige Sicherheitsmaßnahmen im industriellen Umfeld“, erklärt Dr. Alexander Colsmann vom Lichttechnischen Institut (LTI) des KIT. Gemeinsam mit Christian Sprau koordiniert Colsmann das Projekt.

„MatHero – New materials for highly efficient and reliable organic solar cells“ deckt die gesamte Wertschöpfungskette organischer Solarzellen ab: von Design und Synthese der eingesetzten Polymere über den Aufbau der Solarzellen und die Herstellung und Charakterisierung der Module bis hin zur Bewertung der Langzeit-Stabilität. Abschließend soll ein umweltfreundlich gedrucktes organisches Solarmodul für netzunabhängige Anwendungen entstehen.

In dem Konsortium arbeiten Physiker, Chemiker, Materialwissenschafter und Ingenieure interdisziplinär zusammen, um wissenschaftliche Grundlagen ebenso wie Fragen der Produktentwicklung zu erforschen. Die Wissenschaftler des KIT entwickeln neue Solarzellen-Architekturen und erforschen die Hochskalierung der Verfahren auf industrielle Maßstäbe. Dabei steht neben der Verbesserung des Wirkugnsgrades die Verwendung von umweltverträglichen Lösemitteln im Focus.

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