Durchblick-PV - Entwicklung von organischen Solarmodulen mit hoher visueller Transparenz; Teilvorhaben: Elektrodenentwicklung, Beschichtung und Zuverlässigkeit

Abstract

Das Ziel des Projektes Durchblick-PV war es, transparente organische Photovoltaik (OPV) zu entwickeln, die zum einen gegenüber dem Stand der Technik deutlich bessere Werte für Wirkungsgrad und Transparenz erreichen (Wirkungsgrad 7% bei 60% Transmission, LUE = 4.2) und zum anderen mit skalierbaren Methoden in einem industriellen Rolle-zu-Rolle- Prozess herstellbar sein soll. Im Projekt wurden drei zentrale Ergebnisse erzielt. Das Erste betrifft die Entwicklung von ITO-Freien NIR selektiven Elektrodensystemen, die also selektiv das nahinfrarote Licht (NIR >700nm) spiegeln und sichtbares Licht (400-700nm) durchlassen. Auf kleinen Laborsolarzellen konnten damit LUEs bis 4.6 erreicht werden, obwohl ein noch deutlich im sichtbaren absorbierendes OPV Material eingesetzt wurde. In einer intensiven Zusammenarbeit mit den Partnern Uni-Freiburg und ROWO Coating konnten mehrere Systeme mit unterschiedlichem Komplexitätsgrad entwickelt, optimiert und auf den Industriellen Rolle-zu-Rolle Sputterprozess übertragen werden. Das zweite zentrale Ergebnis ist eine verbesserte PEDOT:PSS Formulierung, die in Zusammenarbeit mit Heraeus entwickelt und erfolgreich im Rolle-zu-Rolle Prozess eingesetzt werden konnte. Das Dritte zentrale Ergebnis sind transparente laserstrukturierte OPV Module, die mit skalierbaren Methoden auf Einzelträgern hergestellt wurden und derzeit die weltweit besten Werte für Transparenz, Wirkungsgrad und LUE aufweisen. In diesen Modulen wurden die vorausgegangenen gemeinsamen Entwicklungen eingesetzt und die Beschichtungs-, Strukturierungs- und Modulparameter äußerst erfolgreich optimiert. Auf Glas konnten die Ergebnisse auf Zellbasis auch für Module nahezu verlustfrei übertragen werden (8% Wirkungsgrad bei 50% Transmission, LUE > 4 auf > 200 cm²). Es wurden auch flexible Module hergestellt, die einen LUE > 3 erreichten und auch nach 1000 Biegezyklen (Durchmesser 1.5cm) unverändert blieben.