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04.06.2012

Flexible organische Solarzellen mit geringem Gewicht

Die neuentwickelten organischen Solarzellen zeichen sich durch eine sehr große dreidimensionale Verformbarkeit aus (© Martin Kaltenbrunner)

Die neuentwickelten organischen Solarzellen zeichen sich durch eine sehr große dreidimensionale Verformbarkeit aus (© Martin Kaltenbrunner)

Die Effizienz der Energieumwandlung wird bei Solarzellen üblicherweise als Energie pro Fläche gemessen. Nach dieser Betrachtungsweise ist die Energieeffizienz von Solarzellen auf Siliziumbasis deutlich höher als die von organischen Solarzellen. In bestimmten Anwendungen spielt jedoch nicht die Fläche, sondern das Gewicht die entscheidende Rolle. Beispiele sind die Luft- und Raumfahrt sowie die Energieversorgung bei Robotern, die unabhängig vom Stromnetz eingesetzt werden. Für diese Anwendungen wurden nun von einer Forschergruppe der Universitäten in Linz und Tokio organische Solarzellen entwickelt, deren Dicke lediglich zwei Mikrometer beträgt. Sie sind damit deutlich dünner als beispielsweise ein menschliches Haar, das ein Dicke zwischen 20 und 70 Mikrometer hat.

Die aktive Schicht besteht dabei aus dem konjugierten Polymer P3HT als Donator und dem Fulleren PCBM als Akzeptor. Sie ist 0,2 Mikrometer dick und befindet sich zwischen zwei Elektrodenschichten auf einer PET-Folie mit einer Dicke von 1,4 Mikrometer. Durch diesen extrem dünnen Aufbau beträgt das Gewicht der Solarzellen nur 4 Gramm pro Quadratmeter. In Versuchen konnte eine Effizienz von 10 Watt pro Gramm erzielt werden. Den Angaben wurde damit ein weltweit neuer Höchstwert erreicht. Zum Vergleich: Die Effizienz kommerziell verfügbarer Solarzellen auf Siliziumbasis beträgt weniger als 1 Watt pro Gramm, Dünnschicht-CIGS-Solarzellen erreichen Werte von 3 Watt pro Gramm.

Die neuen organischen Solarzellen zeichen sich darüber hinaus durch sehr hohe Biegsamkeit und Dehnbarkeit aus. Daher können sie auch unter extremer mechanischer Deformation betrieben werden. Bei einer Dehnung und Kompression von 50% über 20 Zyklen reduzierte sich die Leistungsfähigkeit der Solarzellen nur geringfügig.

Dr.-Ing. Harald Sambale
sambale <AT> hanser.de

Johannes Kepler University Linz
Institute of Experimental Physics
Altenberger Sraße 69
AT 4040 Linz
Tel: +43 732 2468 8510
Fax: +43 732 2468 8509


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