Innovationsradar Solarenergie

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Organische Solarzellen: die neue Referenz in der Photovoltaik?

Organische Solarzellen haben das Potenzial, die Solarbranche zu revolutionieren. Sie funktionieren nach demselben Prinzip wie kristalline Siliziummodule, bringen aber eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber den herkömmlichen Zellen mit sich. Neben einem hohen Kostensenkungspotenzial spricht die große Anwendungsvielfalt von organischen Solarzellen (engl. „Organic Photovoltaics“, OPV) für die innovative Technologie.

  • Nahaufnahme eines OPV-Moduls mit Ultrabarrierefolie. Bild: Fraunhofer ISE
  • Ein Mann betrachtet ein semi-transparentesorganisches PV-Moduls, dass er in seinen Händen hält. Bild: Fraunhofer ISE

Was steckt hinter den organischen Zellen?

Der Begriff „organisch“ bezeichnet das primär eingesetzte Material der Zellen: sie bestehen im Gegensatz zu kristallinen Modulen nicht aus Silizium, sondern aus Kohlenstoffverbindungen, weswegen OPV-Zellen auch Kunststoff- oder Plastiksolarzellen genannt werden. Bislang erreichen die organischen Zellen nicht die Wirkungsgrade der Siliziummodule, neueste Forschung allerdings schließt den Rückstand. Während polykristalline Module gewöhnlich einen Wirkungsgrad von 15 bis 20 Prozent und monokristalline Module einen Wirkungsgrad von 20 bis 22 Prozent erreichen, kommen organische Solarzellen auf etwa 10 bis 14 Prozent (https://www.photovoltaik.org/wissen/photovoltaik-wirkungsgrad). Der unter Laborbedingungen erzielte aktuelle Rekord für OPV-Module liegt derzeit jedoch schon bei über 20 Prozent (). Größte Herausforderung bei der Forschung an organischen Photovoltaik liegt bei der Auswahl der Materialien, und der Ausnutzung des Kostensenkungspotenzials.

Nahezu unbegrenzte Anwendungsmöglichkeiten

Die zentralen Vorteile von organischen Zellen liegen in ihren breiten Anwendungsmöglichkeiten. Die aus haudünnen Schichten bestehenden Module sind biegsam, können in verschiedenen Farben und sogar durchsichtig gestaltet werden. Sie haben ein geringes Gewicht und sind leicht zu verarbeiten. Konkrete Einsatzbereiche sind neben der Gebäudeintegration, beispielsweise als stromerzeugende Fenster oder auf Wänden und Dächern auch die Nutzung auf Autos, LKW und Zügen. Sogar die Aufbringung auf Klamotten oder Schirmen ist denkbar. Auch für schattigere Bereichen sind organische Zellen besser geeignet.

Herausforderung in der Forschung

Nachteilig wirken sich aber noch die derzeit hohen Kosten in der Produktion und die geringe Langlebigkeit aus. Aber auch hier macht die Wissenschaft wesentliche Fortschritte. Jüngst haben Forschungen am Chemischen Institut der Universität Warwick einen Weg zur erheblichen Kostenreduktion aufgezeigt, der die Markteinführung der innovativen Zellen beschleunigen könnte.
Langfristig werden organische Solarmodule kristalline Siliziummodule verdrängen. Sie sind vielseitiger, leichter und weisen keine physikalische Begrenzung der Nutzung der Sonneneinstrahlung auf. Diese begrenzt herkömmliche Zellen auf einen Wirkungsgrad von gut 30 Prozent, der durch den Einsatz der Tandemtechnologie zwar durchbrochen werden kann. Doch in diesem Bereich bieten organische Zellen einen großen Kostenvorteil.

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