Organische PV: Solarforscher steigern Lichtausbeute

Erlangen - Einen wichtigen Schritt in Richtung effizientere Solarzellen haben Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) unternommen. Die Forschungen bringen die organische Photovoltaik weiter nach vorne. Leichte und effiziente Solarzellen sollen so ermöglicht werden.

Im Bereich der organischen Photovoltaik (PV) konnten die Forscher unter Federführung des Doktoranden Nicola Gasparini am Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften an der FAU die Lichtausbeute und damit die Effizienz deutlich verbessern. Ihnen ist es gelungen, den sogenannten Füllfaktor kräftig zu erhöhen. Der Füllfaktor beschreibt die Effizienz einer Solarzelle.

Füllfaktor von 77 Prozent sehr hoher Wert bei organsicher PV
Gasparini erläutert: „Weil die Effizienz einer organischen Solarzelle proportional zum Füllfaktor ist, war es unser Ziel, den Füllfaktor zu erhöhen und über die bisher übliche Lichternte hinauszugehen.“ Das generelle Ziel ist es dabei, organische Solarzellen in der Photovoltaik als konkurrenzfähige Alternative zu fossilen Energieträgern zu entwickeln. Bislang gilt der Füllfaktor noch als relativ unerforscht. Je näher der Füllfaktor an den Wert 100 Prozent heranrückt, desto höher ist der Wirkungsgrad einer Solarzelle. „Wir haben 77 Prozent erreicht. Das ist ein sehr hoher Wert. Einen ähnlichen Effizienz-Faktor konnte bisher nur mit Siliziumzellen erreicht werden,“ so Gasparini.

Leichte Solarzellen in Automobil- und Luftfahrtindustrie gefragt
Gegenüber herkömmlichen Siliziumzellen bestehen organische Solarzellen aus speziellen halbleiterbasierten Polymeren sowie sogenannten Fullerenen. Dabei handelt es sich um kohlenstoffbasierte Nanokügelchen, die aussehen wie ein Fußball. Um die Lichtabsorption in organischen Solarzellen zu steigern, entwickelten Gasparini und seine Kollegen um Prof. Dr. Christoph Brabec vom Lehrstuhl für Materialien der Elektronik und der Energietechnologie an der FAU eine Neukombination von mehreren Polymeren. Mit diesen wird das Sonnenlicht vollständig absorbiert. Den Forschern ist es erstmals gelungen, dank der Materialkombination nicht nur eine vollständige Absorption zu erreichen, sondern gleichzeitig auch die Verluste zu verringern. Die hocheffizienten organischen Solarzellen eröffnen speziell in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, in der hohe Effizienz und die Reduzierung von Gewicht eine wichtige Rolle spielen, neue Märkte.