Solarforschung: Produktion organischer Photovoltaik wird klimafreundlicher
Das BMU fördert die umweltfreundliche und effiziente Produktion von Elektrodenfolien für organische Solarzellen. Das neue Verfahren spart Material sowie CO2-Emissionen und ermöglicht den Verzicht auf seltene Schwermetalle.
09.12.2021 – Der Ausbau Erneuerbarer Energien ist der Schlüssel für Energiewende und Klimaschutz. Bei der Produktion der Technologien ist hinsichtlich Ökologie durchaus noch Luft nach oben: Vor allem beim Material- und Ressourcenverbrauch, der Reduktion von CO2-Emissionen und der Umweltverträglichkeit.
Organische Solarzellen sind im Vergleich zu herkömmlichen Solarmodulen recht günstig, weisen bislang aber noch eine geringere Leistung und eine kürzere Lebensdauer auf. Sie bestehen aus dünnen Folien, die vielseitig einsetzbar sind. Es wird aus Sicht der Branche ein hohes Wachstumspotential in den kommenden Jahren erwartet – in vielen Anwendungsbereichen.
Neue Materialien aus der synthetischen organischen Chemie haben in den letzten Jahren deutliche Steigerungen des Wirkungsgrads ermöglicht. So meldete das Fraunhofer ISE zusammen mit dem Freiburger Materialforschungszentrum FMF der Universität Freiburg mit 14,9 Prozent einen Rekordwert für organische Solarzellen mit mindestens 1 cm2 Fläche – ein wichtiger Schritt für die Weiterentwicklung dieser kostengünstigen Technologie, hin zu einer breiten Anwendungsreife, berichteten Fraunhofer-Forscher im September letzten Jahres.
Organische Solarzellen können prinzipiell ohne Verwendung von Schwermetallen und anderen kritischen Elementen hergestellt werden, haben ein geringes Gewicht, sind mechanisch flexibel und lassen sich gut integrieren. So können bspw. transparente Solarzellen für Fenster und Agrarschutzfolien oder Gewächshausgläser entwickelt werden, die verschiedene Nutzen wie Schutz gegen Unwetter und Überhitzung mit einer relevanten Stromerzeugung verbinden können. Bis zur Produktreife gelte es noch einige wichtige Entwicklungsschritte erfolgreich zu bestreiten, berichtete das Fraunhofer ISE.
Herstellung Organischer PV wird klimaschonender
Bisher wurde die transparente, leitfähige Schicht von Elektrodenfolien für Organische Solarzellen auf Basis des seltenen Schwermetalls Indium hergestellt. Das Aufbringen des Schichtsystems auf die Trägerfolie erforderte verschiedene Durchgänge. In einem vom Bundesumweltministerium (BMU) seit 2021 geförderten Projekt entwickelte die ROWO Coating Gesellschaft für Beschichtung mbH einen Prozess, bei dem die Beschichtung in einem Arbeitsschritt erfolgen kann.
Mit dem neuartigen Fertigungsverfahren, das am Standort Herbolzheim erstmalig einsetzt wird, können nicht nur seltene Schwermetalle wie Indium ersetzt werden. Durch das neuartige Schichtsystem kann außerdem der Energiebedarf des Beschichtungsprozesses um über 60 Prozent gegenüber herkömmlichen Verfahren verringert werden. Bei einer Produktion von rund 215.000 Quadratmeter Folie könnten damit jährlich rund 450 Tonnen CO2 eingespart werden, berichten die Forscher.
Rund 1,6 Millionen Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm will das BMU für das Pilot-Projekt bereitstellen. Damit solle die großtechnische Anwendung der Technologie gefördert werden. Bei erfolgreichem Projektverlauf habe das Verfahren zudem Modellcharakter für das Aufbringen transparenter und leitfähiger Schichten, berichtet das BMU. Es könne auch auf andere Produkte, zum Beispiel Flachbildschirme, übertragen werden. na
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