Neuer Effizienzrekord für Plastiksolarzelle

Heliatek erzielt mit 9,8 % zertifizierter Zelleffizienz neuen Weltrekord für organische Solarzellen.

Bild 1: Zwei Heliatek Rekordzellen mit 9,8% Effizienz auf einer aktiven Fläche von jeweils 1,1 cm². © Heliatek GmbH

Bild 2: Semi-transparentes, organisches Solarmodul von Heliatek zwischen Glas. © Heliatek GmbH

06.12.11

Heliatek GmbH, Dresden

Die Heliatek GmbH hat mit der vom Fraunhofer ISE CalLab zertifizierten Zelleffizienz von 9,8 % auf einer 1,1 cm² großen Tandemzelle erneut einen Weltrekord für organische Solarzellen aufgestellt. Mit der neuen Rekordzelle stellt das Unternehmen bereits zum dritten Mal in Folge einen weltweiten Effizienzrekord im Bereich der organischen Photovoltaiktechnologie (OPV) auf.

Erst Ende 2010 hatte die Heliatek GmbH einen weltweiten Effizienzrekord von 8,3 % auf einer aktiven Fläche von 1,1 cm2 aufgestellt. Dieser Wert konnte nun durch interne Forschungs- und Entwicklungsarbeiten um beachtliche 1,5 % auf 9,8 % Zellwirkungsgrad gesteigert werden. Die Entwicklung der Rekordzelle wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) in F&E-Projekten gefördert. Im Rahmen der BMBF-Initiative „Organische Photovoltaik“ sind die Heliatek-Forscher in den aktuell laufenden Verbundprojekten OPA (Organische Photovoltaik für mobile Anwendungen: Basistechnologien für High-Performance-Bauelemente) und OPEG (
Organische Photovoltaik zur integrierbaren Energieversorgung) vertreten.

Durch eine gezielte Materialauswahl wurde bei der Rekordzelle das gesamte Absorbersystem optimiert. Weiterhin wurde durch die Verbesserung des Abscheideprozesses die Zellmorphologie deutlich verfeinert, was zu einer Erhöhung des Stroms und des Füllfaktors führte. Dr. Martin Pfeiffer, Mitgründer und CTO von Heliatek, erklärt: „Heliatek setzt bei den organischen Solarzellen als einzige Firma weltweit auf die Abscheidung sogenannter kleiner Moleküle mittels eines Niedrigtemperaturprozesses, ein Ansatz, der sich bei organischen LEDs (OLEDs) bereits am Markt durchgesetzt hat. Die Moleküle, die in Solarzellen das Licht einfangen und in Strom umwandeln, werden von Heliatek selbst entwickelt und synthetisiert. Die organischen Solarzellen von Heliatek haben jetzt das Effizienzniveau von traditionellen Solarzellen aus amorphem Silizium erreicht.“

Thibaud Le Séguillon, CEO Heliatek, zu dem erzielten Erfolg: „Der nächste Schritt auf unserem Weg zu 15 % wird eine Zelle mit über 10 % Effizienz im nächsten Jahr sein. Der aktuellste Rekordwerte bestätigt unsere Investoren und unser Team erneut in der Entscheidung von Anfang an auf die Herstellung von organischen Solarmodulen mittels Niedrigtemperaturprozess auf Basis kleiner Moleküle gesetzt zu haben.“

Die Rekordzelle wird nach dem geplanten Produktionsstart im zweiten Halbjahr 2012 Schritt für Schritt in den Produktionsprozess von Heliatek übertragen. Interne Messungen haben gezeigt, dass bei einer Aufskalierung der Rekordzelle zu einem Modul mit einem Größenfaktor >120 eine Effizienz von 9 % auf der aktiven Modulfläche erzielt wird.

Die flexiblen, dünnen und ultraleichten Module machen den Weg frei in neue Anwendungsfelder, die mit herkömmlichen Solartechnologien bisher unerreichbar waren. Durch die besonderen Eigenschaften der OPV-Module wäre beispielsweise die Integration in Fensterscheiben und Gebäudefassaden denkbar.

Für die Forschungserfolge auf dem Gebiet der organischen Elektronik ist Dr. Martin Pfeiffer (CTO Heliatek GmbH) zusammen mit seinen Forscherkollegen Prof. Karl Leo (Direktor IAPP) und Dr. Jan Blochwitz-Nimoth (Novaled AG) auch für den Deutschen Zukunftspreis 2011 nominiert. Am 14. Dezember wird Bundespräsident Christian Wulff bekanntgeben, wer von den drei im Finale stehenden Wissenschaftlergruppen das Rennen gemacht hat.

Über die Technologie
Die Organische Photovoltaik (OPV) ist nach der kristallinen und der Dünnschichttechnologie die dritte Generation der Solartechnologie. Die OPV lässt sich in zwei Ansätze unterteilen: OPV auf Basis von Polymeren (große Moleküle) und auf Basis von Oligomeren (kleine Moleküle), wie sie bei Heliatek zum Einsatz kommt. Die Vorteile der letzteren Technologie, die auf kleinen Molekülen basiert, liegen in der besseren Prozesskontrolle, der höheren Effizienz und der längeren Lebensdauer verglichen zu den organischen Modulen basierend auf Polymeren, die derzeit am Markt zur Verfügung stehen.

Die von Heliatek vorgestellte organische Solarzelle basiert auf der Herstellung mit dotierten Transportschichten. Mittels einer patentierten Tandemzellen-Technologie (zwei Solarzellen werden dabei übereinander gestapelt) ist es möglich, ein sehr breites Sonnenspektrum mit extrem dünnen Schichten, die zusammen nur etwa 500nm dünn sind, zu absorbieren – ein entscheidender Faktor für höhere Effizienzen.

Die Fertigung der OPV-Solarmodule ist im effizienten „Rolle-zu-Rolle-Verfahren“ mit niedrigen Fertigungstemperaturen geplant, ein Verfahren, das über ein großes Kostensenkungspotenzial in der Massenfertigung verfügt.

Organische Solarmodule verfügen über weitere entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen Modulen: Durch die niedrigen Prozesstemperaturen kann Plastikfolie als Trägermaterial verwendet werden, wodurch die Module flexibel, ultradünn und sehr leicht sind. Aufgrund des geringen Gewichts von nur 0,5 kg/m² (gegenüber 12-17 kg/m² bei herkömmlichen Modulen) können die Module für mobile Anwendungen oder auch auf Dächern mit geringer Traglast verwendet werden.

Die große Designfreiheit bietet vielzählige Gestaltungsmöglichkeiten hinsichtlich Farbe, Abmessung und Transparenzgrad. Fensterscheiben mit semi-transparenten OPV Modulen können eine Doppelfunktionalität bieten, indem sie die Sonnenenergie einfangen und gleichzeitig Schatten spenden. Die Scheiben können sogar in unterschiedlichen Farbtönen hergestellt werden, um den Designvorstellungen des Architekten zu entsprechen.

Zu guter Letzt ist die organische Solartechnologie eine wirklich echte grüne Photovoltaiktechnologie: Die Solarzellen sind vollständig aus organischem und ausreichend verfügbarem Material gefertigt und enthalten weder bekannte Giftstoffe noch Schwermetalle. Nur 1 Gramm organisches Material genügt, um einen Quadratmeter Solarmodul herzustellen. Der ungiftige Fertigungsprozess ist umweltfreundlich, benötigt keine Lösungsmittel und keinen hohen Energieeintrag.

Über Heliatek
Heliatek, ein weltweit führendes Unternehmen für High-End Solartechnologie, wurde 2006 als gemeinsame Ausgründung der TU Dresden (IAPP) und der Universität Ulm gegründet. Zielsetzung des Technologieführers im Bereich der organischen Photovoltaik (OPV) auf Basis kleiner Moleküle ist es, in 2012 organische Photovoltaikmodule im weltweit ersten Rolle-zu-Rolle-Verfahren zur Abscheidung kleiner Moleküle mittels Niedrigtemperaturprozess serienmäßig zu produzieren. Heliatek beschäftigt zurzeit an den Standorten Dresden und Ulm insgesamt 70 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Die Investoren von Heliatek sind renommierte Industrie- und Finanzunternehmen, unter ihnen BASF, Bosch, RWE und Wellington Partners. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten sowie der Aufbau der Produktionstechnik werden mit Mitteln des BMBF, des BMWi, des Freistaates Sachsen und der Europäischen Union gefördert.

Kontakt
Steffanie Rohr
Leitung Marketing
Treidlerstraße 3
01139 Dresden, Germany
T +49 351 213 034-508
F +49 351 213 034-40
C +49 173 359 9693
steffanie.rohr@heliatek.com

Weitere Informationen
Komplette Pressemitteilung der Heliatek GmbH
Forschungsfeld Organische Elektronik mit den OPV-Forschungsverbünden


Bilddownload in höherer Auflösung
Download Bild 1 „Rekordzellen“ (JPG, 300 PPI, 580 KB) © Heliatek GmbH
Download Bild 2 „Semitransparentes OPV-Modul“ (JPG, 300 PPI, 645 KB) © Heliatek GmbH

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