Neue Solarzellen aus Kunststoff

Drucker zur Herstellung von Kunststoff-Solarzellen

Organische Solarzellen aus Kunststoff sind eine Alternative zu herkömmlichen Solarzellen, die größtenteils aus dem Halbleiter Silizium bestehen. Der Vorteil: Die Kunststoffzellen sind viel leichter als klassische Solarmodule. Sie können daher mit weniger Aufwand auf Dächern installiert werden.

Hergestellt werden die organischen Zellen mit einem industriellen Drucker als dünner Film. Die Installation des Films an verschiedenen Orten ist unkompliziert. Zudem können Farbe und Form der Solarzellen verändert und ihr Erscheinungsbild an die Umgebung angepasst werden.

Es gibt aber einen Nachteil: Noch reicht die Effizienz der organischen Photovoltaik nicht an die Silizium-Solarzellen heran. Forschern der Technischen Universität München (TUM) ist es jetzt gelungen, Vorgänge bei der Herstellung der organischen Solarzellen auf molekularer Ebene in Echtzeit zu beobachten. Die Ergebnisse sollen helfen, die Leistung der Zellen zu verbessern.

Geschwindigkeit der Herstellung wichtig

Um mithilfe der flexiblen Solarzellen mehr Energie aus der Sonne zu gewinnen, ist die Anordnung der molekularen Bausteine des Materials wichtig. Stephan Pröller, Doktorand an der Munich School of Engineering (MSE), nutzte in Zusammenarbeit mit dem Lawrence Berkeley National Laboratory, USA, Röntgenstrahlung, um die Moleküle und deren Prozesse während des Druckens eines Kunststoff-Films sichtbar zu machen. Dabei identifizierte er verschiedene Phasen, die beim Trocknen des Films ablaufen.

Die Beobachtungen zeigten, dass die Geschwindigkeit der Herstellung eine wichtige Rolle spielt. Bei schnelleren Trocknungsvorgängen bleibt der Ablauf zwar gleich. Allerdings beeinflussen die von den Materialien gebildeten Aggregate und Kristalle den weiteren Verlauf der Strukturbildung. Eine langsamere Strukturbildung wirkt sich positiv auf die Effizienz der Solarzellen aus.

Die Forscher wollen nun die gewonnenen Kenntnisse der Abläufe nutzen, um gezielt mit weiteren Parametern die Kontrolle über die Anordnung der Materialien zu bekommen. Diese Ergebnisse können dann in die industrielle Herstellung übertragen werden.

Foto: Drucker zur Herstellung von Kunststoff-Solarzellen (Uli Benz / Technische Universität München)