Forschung an semitransparenten organischen PV-Modulen

FORSCHUNG & ENTWICKLUNG STROMVERSORGUNG

Fraunhofer Solar Semitransparent
©Fraunhofer ISE
Die 14,5 mal 14,5 Zentimeter großen, organischen PV-Module haben eine Transparenz von durch-schnittlich 43,2 Prozent und bis zu 9,26 Prozent Wirkungsgrad.

Forscher der Universität Freiburg und des Fraunhofer ISE haben semitransparente organische Photovoltaikmodule mit industriell skalierbaren Fertigungsverfahren entwickelt. Damit können lichtdurchlässige Solarmodule für Gebäudefassaden, Gewächshäuser oder Fahrzeuge weiterentwickelt werden.

Forschungsteams der Universität Freiburg und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben semitransparente organische Photovoltaikmodule mit 210,25 cm² Fläche hergestellt.

Die Module erreichen bei einer mittleren Transmission im sichtbaren Bereich von 43,2 Prozent einen Wirkungsgrad von bis zu 9,26 Prozent und wurden mit industriell skalierbaren Beschichtungsverfahren gefertigt.


Technische Details

  • Die 14,5cm × 14,5cm großen Module entstanden durch eine Kombination aus Sputtern und Slot-Die-Beschichtung.
  • Die im nahen Infrarot reflektierende Rückelektrode wurde auf ein Glassubstrat gesputtert. Weitere Schichten, darunter der organische Halbleiter und die metallfreie Top-Elektrode aus PEDOT:PSS, wurden mit Slot-Die-Verfahren verarbeitet.
  • Mehr als 100 Solarzellen pro Modul wurden durch Laserstrukturierung miteinander verschaltet.
  • Aus Transparenz und Wirkungsgrad ergibt sich eine Lichtnutzungseffizienz (Light Utilization Efficiency, LUE) von bis zu 4,0 Prozent.
  • Als nächsten Schritt wollen die Forschenden untersuchen, ob sich die Transparenz weiter erhöhen lässt, ohne den Wirkungsgrad zu verringern.


Neues Material

Heraeus Epurio entwickelte für die Top-Elektrode eine neue PEDOT:PSS-Formulierung, die laut Ausgangsmaterial zu einer höheren Transparenz der Module beitrug. Da die Slot-Die-Beschichtung mit Rolle-zu-Rolle-Verfahren kompatibel ist, wurde das Verfahren auch für flexible Module auf Folie erprobt. Erste flexible organische PV-Module behielten nach 1.274 Biegezyklen über einen Stab mit 15 mm Durchmesser ihre ursprüngliche Effizienz bei. Die dafür verwendeten Folien stellte ROWO Coating her; als nächster Schritt sind größere Modulflächen vorgesehen.


Die Arbeiten sind Teil des Projekts „Durchblick-PV – Entwicklung von organischen Solarmodulen mit hoher visueller Transparenz“. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, heute Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, unterstützt. Projektpartner sind Heraeus Epurio, ROWO Coating, ASCA und die Universität Freiburg.

 

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