Solarzellen aus dem Zeitungsdruck
Biegsame Leuchtmodule können neuerdings auf einer Rolle gedruckt werden. Davon sollen inskünftig die PV- und die LED-Technik profitieren.
Einem europäischen Forscherteam, mit Beteiligung der Empa in Dübendorf, ist es gelungen, die Beleuchtungs- und Solartechnik einen nächsten Schritt weiter zu bringen. 2012 wurde das EU-Projekt «Transparent Electrodes for Large Area Large Scale Production of Organic Optoelectronic Devices, TREASORES» in Angriff genommen, um die Produktionskosten von organischen Bauteilen wie Solarzellen und LED-Paneele spürbar zu reduzieren. Inzwischen sind daraus wichtige Resultate und Herstellungsverfahren für die industrielle Nutzung von flexibler Optoelektronik hervorgegangen.
Beispielsweise eignen sich die neuen Elektroden besonders gut für die Rolle-zu-Rolle-Fabrikation, wovon die nächste Generation von Lichtquellen und Solarzellen profitieren soll. Der Prototyp einer Elektroden-Rolle ist mit OLED-Lichtquellen und einer Beschriftung bedruckt worden. Das deutsche Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik hat dazu eine dünne Silberelektrode verwendet. Gemäss einer Mitteilung der Empa können Elektroden auf flexiblen Substraten wie Kohlenstoffnanoröhrchen, Metallfasern oder dünnen Silberschichten bereits heute kommerziell produziert werden.
Flexible, preisgünstige Lichtquellen
Wie die Empa nun ebenfalls hofft, soll das EU-Projekt weitere Neuerungen für die Prozess- und Produktionstechnologie bringen, so dass deutlich sinkende Preise für Lichtquellen und Solarzellen zu erwarten seien. Die entwickelten, flexiblen und transparenten Elektroden sind teilweise sogar leistungsfähiger als bisherige Produkte und benötigen im Vergleich dazu keine seltenen chemischen Elemente wie Indium.Tomasz Wanski vom Fraunhofer FEP bestätigt, dass die Elektroden äusserst homogene Lichtquellen auch auf grösseren Flächen mit einer Effizienz von 25 Lumen/W erreichen, was vergleichbar der aktuellen OLED-Technologie ist. Letztere aber müssen noch mit einem langsameren Produktionsprozess auf einzelnen Folien hergestellt werden.
Spezialfolien schützen Elektronik
Ein weiterer Erfolg des Projektes war die Herstellung, das Testen und die Hochskalierung der Produktion von transparenten Barrierefolien. Der Kunststoff soll verhindern, dass Sauerstoff und Wasserdampf in die organischen Bauteile eindringen und diese zerstören. Die undurchlässigen Barrieren sind essenziell, um die für einen kommerziellen Erfolg benötigte lange Lebensdauer organischer Solarzellen und Lichtquellen zu erreichen, schreibt die Empa. Geringste Oberflächendefekte oder unsichtbare Staubpartikel können die Effizienz der optoelektronischen Bauteile mindern oder die homogene Qualität der Leuchtflächen wesentlich beschädigen.
Wie eine zusätzliche Lebenszyklenanalyse (LCA) bestätigt, sind Solarzellen nur dann kommerziell und ökologisch sinnvoll, wenn sowohl die Effizienz als auch die Lebensdauer ausreichend hoch sind. Indem man die Produktion von Barrieren und Elektroden kombiniert, anstatt dafür zwei separate Kunststoffsubstrate zu verwenden, können die Produktionskosten weiter reduziert und die Bauteile dünner und flexibler gestaltet werden.
Knowhow aus fünf europäischen Nationen
Das europäische Projekt «TREASORES» soll entscheidend zur Kommerzialisierung von organischen Solarzellen beitragen. Daran beteiligt sind sechs Technologieinstitute und neun Wirtschaftsunternehmen aus fünf Ländern; die Arbeiten wurden von der Eidgenössischen Materialprüfungs-und Forschungsanstalt (Empa) geleitet. «Ich freue mich, noch in diesem Jahr die ersten kommerziellen Anwendungen daraus auf dem Markt zu sehen», sagt Empa-Projektleiter Frank Nüesch. Das Forschungsprojekt wurde mit 9 Millionen Euro von der Europäischen Union und weiteren 6 Millionen Euro durch Eigenmittel der Partner finanziert.
