Verbundvorhaben: Durchblick-PV - Entwicklung von organischen Solarmodulen mit hoher visueller Transparenz; Teilvorhaben: Herstellung von neuartigen transparenten Elektrodenschichten im Rolle-zu-Rolle-Verfahren

Abstract

Das Ziel im Verbundvorhaben Durchblick-PV war die Entwicklung von organischer Photovoltaik, die unter Verwendung spezieller Absorbermaterialien und Elektroden hohe Wirkungsgrade und eine signifikante Transparenz im sichtbaren Spektralbereich aufweist. Das Projektkonsortium setzte sich aus den Projektpartnern Fraunhofer ISE, der Uni Freiburg und den Firmen Heraeus, ASCA und ROWO Coating zusammen. Bei den Arbeiten wurden zunächst ausgewählte organische Absorbermaterialien auf Standardelektroden hinsichtlich ihrer opto-elektrischen Eigenschaften getestet. Für die Realisierung der gewünschten hohen Effizienzen standen zunächst keine geeigneten Elektroden zur Verfügung. Am ISE mussten dafür neuartige Elektroden mit sehr spezifischen elektro-optischen Eigenschaften entwickelt werden. Während diese am ISE zunächst auf Glassubstrate erfolgte, musste die Aufskalierung bei ROWO auf Substratfolien im Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf einem neuen Sputterrollcoater erarbeitet werden. Sie wurde bei ROWO in Kooperation mit dem ISE durchgeführt. Es wurden sowohl breitbandige hochtransparente Schichtsysteme als auch spektralselektive NIR-Spiegel im R2R-Verfahren auf Polyesterfolien in Abstimmung mit den Verbundpartnern realisiert. Mehrere Elektrodenvarianten konnten für die Projektpartner erfolgreich auf Musterrollen hergestellt werden. Die am besten geeigneten Elektronen- und Lochtransportmaterialien wurden im Zellstapel identifiziert. Für die Optimierung der elektrooptischen Eigenschaften der Solarzellen mussten optische und elektrische Simulationen durchgeführt werden, da die Solarzellen als Dünnschichtsysteme komplexe Interferenzmuster aufweisen. Die Elektrodenfolien wurden bei ROWO iterativ entsprechend den in der Zelle erzielten Ergebnissen der Projektpartner Fraunhofer ISE und ASCA optimiert. Das optimierte Gesamtsystem wurde zu großflächigen organischen Solarmodulen bei ASCA aufskaliert, auf Basis dieser Module Glaslaminate hergestellt und eine transparente Mock-up-Fassade realisiert.