Solarzellen zum Ausrollen

Solarzellen, dünn wie Folie und so biegsam, dass sie sich auf unterschiedlichen Oberflächen wie Haus- und Fahrzeugdächer oder Glasfronten großflächig ausrollen lassen – das ist eines der langfristigen Ziele eines deutsch-dänischen Forschungsprojekts, das jetzt startet. Beteiligt sind an dem Projekt RollFlex-Innovationsprojektcenter neben der dänischen Syddansk Universitet (SDU), an der das Projekt angesiedelt ist, die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), die Kieler CAU-Ausgründung FUMT R&D Functional Materials GmbH, die dänische Firma Stensborg A/S sowie zahlreiche deutsche und dänische Netzwerkpartner.

Die Entwicklung von organischen Energietechnologien wird bereits seit einigen Jahren erforscht, schließlich besitzen Solarzellen und LEDs aus organischen Materialien ein großes Potenzial im Hinblick auf Energieeffizienz und nachhaltige Energiegewinnung. Grund dafür sind ihre völlig neuen Eigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen Siliziumzellen: mechanische Flexibilität, leichtes Gewicht, niedrige Kosten sowie Semitransparenz. Für die Zukunft werden dadurch innovative Anwendungen denkbar bis zu smarten Fenstern oder tragbaren Technologien in Kleidung.

Effiziente und günstige Solarzellen

Mit dem überregionalen Forschungsprojekt RollFlex wollen deutsche und dänische Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Entwicklung von organischer Energietechnologie einen großen Schritt voranbringen. Dazu entsteht im dänischen Sonderborg mit dem Rollflex-Innovationsprojektcenter ein Labor, in dem Rolle-zu-Rolle-Druckanlagen erforscht und weiterentwickelt werden. Bei diesem Verfahren sollen Materialien großflächig auf dünne Substrate wie flexibles Glas oder Plastikfilme gedruckt werden. Am Ende sollen sie auch elektrische Bauteile enthalten wie flexible Elektronik, organische Leuchtdioden (OLEDS) und Solarzellen. Daraus könnten Produkte für Bereiche wie Beleuchtung, Displays oder Photovoltaik entwickelt werden. Im Reinraum der CAU erforschen die Kieler Wissenschaftlerinnen und -wissenschaftler Nano- und Mikrostrukturen, um damit die Effizienz der organischen Solarzellen und OLEDs zu steigern.

Kieler erstellen Nano- und Mikrostrukturen im Reinraum

Die Kieler Projektpartner erforschen im Projekt zentrale Grundlagen der neuen Solartechnologie: Anhand von kleinen Bauteilen wollen sie zeigen, wie Mikro- und Nanostrukturen die Effizienz von flexiblen Solarzellen steigern können. Dazu erforschen Elektrotechnikerinnen und Elektrotechniker der CAU zunächst, wie die einzelnen Strukturen die Leuchtstärke von OLEDs beeinflussen. Das Prinzip von OLEDs ähnelt, wenn auch genau gegensätzlich, dem, wie Solarzellen funktionieren. Die Erkenntnisse, die man von den Zentimeter kleinen OLEDs und organischen Solarzellen erhält, auf großflächig ausrollbare Bauteile zu übertragen, das ist die große Herausforderung für das Forschungsprojekt.

Durch die geringe Größe der Bauteile lässt sich vergleichsweise einfach mit einer Vielzahl von Varianten experimentieren. So wollen die Forschenden die optimale Konfiguration für die späteren Solarzellen identifizieren. In ihrem Optiklabor bestrahlen die Kieler Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die OLEDs mit Lasern, um so die Wirkung der aufgetragenen Mikro- und Nanostrukturen zu untersuchen. Entwickelt werden die kleinen Solarzellen und OLEDs im Kieler Reinraumlabor, das ideale Bedingungen bietet, um die empfindlichen Prototypen ohne Verunreinigungen herzustellen.

Die CAU-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler stehen in ihrer Arbeit in engem Austausch mit der FUMT R&D Functional Materials GmbH, einer Ausgründung der Kieler Uni zur Entwicklung von funktionalen Materialien. Dort werden für das Projekt vor allem spezielle Folien mit Nanopartikeln erstellt. Sie sollen die OLEDs und später auch die organischen Solarzellen vor Feuchtigkeit und Sauerstoff schützen. Diese Schutzschicht ist bei organischen Technologien besonders wichtig. Sie verhindert chemische Prozesse, die die Lebensdauer von Solarzellen und OLEDs beeinträchtigen Die Wissenschaftler haben bereits aus einem anderen Forschungsvorhaben Erfahrungen mit Folien, die in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren mit einer funktionalen Beschichtung versehen wurden.

http://www.rollflex.eu