Verbundvorhaben "Durchblick-PV - Entwicklung von organischen Solarmodulen mit hoher visueller Transparenz"; Teilvorhaben "Transparente Rolle-zu-Rolle gedruckte OPV-Module und Glas-integrierte Demonstratoren"

Abstract

Für zahlreiche potenzielle Photovoltaik-Anwendungen an Gebäuden, in Fahrzeugen oder in der Landwirtschaft ist eine signifikante Transparenz der Solarmodule im sichtbaren Spektralbereich wünschenswert, wenn nicht Voraussetzung für eine erfolgreiche Umsetzung. Das Ziel des Durchblick-PV-Projekts war die Entwicklung von organischer Photovoltaik (OPV) im Modulmaßstab, die unter Verwendung spezieller Absorbermaterialien und Elektroden hohe Wirkungsgrade und eine signifikante Transparenz im sichtbaren Spektralbereich (VIS) aufweist. Dazu wurden VIS-transparente organische Absorbermaterialien auf ihre optoelektrischen Eigenschaften hin getestet und die Langzeitstabilität der Bauteile untersucht. Für die beiden Elektroden wurden zwei Entwicklungslinien parallel verfolgt. Die Top-Elektrode (zur Sonne zugewandt) muss sowohl im sichtbaren als auch im nahinfraroten (NIR) Wellenlängenbereich so transparent wie möglich sein. Da die Top-Elektrode druckbar sein soll wurden hierfür Ag-Nanodraht/PEDOT:PSS-basierte Formulierungen weiterentwickelt und auf ihre Transparenz und Leitfähigkeit hin optimiert. Im Gegensatz zur Top-Elektrode muss die Substratelektrode neben einer hohen Transparenz im sichtbaren auch eine hohe Reflexion im NIR-Bereich aufweisen. Dies dient der Erhöhung des generierten Stroms in der Solarzelle. Neben den technischen Entwicklungen stand insbesondere auch der Kostenaspekt der Innovationen im Vordergrund. Wichtig war es eine Kostenreduktionen im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik zu erzielen. Die entwickelten Einzelkomponenten wurden in den R2R-Maßstab aufskaliert und großflächige Solarmodule hergestellt. Auf Basis dieser Module wurden zudem Polycarbonat-Laminate hergestellt und ein transparenter Mock-up-Demonstrator realisiert.