Neue Materialien: Forschungsprojekt für längere Lebensdauer von organischen Solarzellen gestartet

Graz, Schweiz - Organische Solarzellen sind extrem dünn, leicht, und biegsam. Aufgebracht auf transparente Folie können sie in verschiedensten geometrischen Formen und Farben in Bereichen eingesetzt werden, für die siliziumbasierte Solarzellen ungeeignet sind. Für die Solarstromerzeugung eröffnen sie damit neue Möglichkeiten.

Ein Problem bei organischen Solarzellen ist aber die kurze Lebensdauer, da sie relativ schnell verwittern. Aus kommerziellen Gesichtspunkten spielen sie deshalb noch kaum eine Rolle. Das soll sich nun ändern.

Unter der Leitung der TU Graz bündelt das Netzwerk „OPVStability“ internationale Partner aus Wissenschaft und Industrie, die in den kommenden vier Jahren daran forschen, die Lebensdauer organischer Solarzellen zu erhöhen. Die Europäische Kommission fördert das Vorhaben mit rund 2,7 Mio. Euro.

„Es gibt Tausende Materialkombinationen, mit denen man organische Solarzellen herstellen kann. Wir wollen herausfinden, welche davon am besten geeignet sind: also besonders langlebig und dennoch effizient in der Stromausbeute. Prinzipiell haben organische Photovoltaikzellen das Potenzial, Strom ähnlich günstig zu produzieren wie siliziumbasierte Produkte“, so Projektleiter Gregor Trimmel vom Institut für Chemische Technologie von Materialien der TU Graz.

Die Forschenden wollen die Verwitterungsprozesse verschiedener potenziell geeigneter Materialien im Detail untersuchen. Dazu werden die organischen Verbindungen im Labor künstlichem Sonnenlicht ausgesetzt, aber auch unter realen Witterungsbedingungen in Europa sowie der Negev-Wüste getestet.

Eine Herausforderung dabei ist die genaue Analyse der schleichenden Degradation. Organische Solarzellen sind maximal 200 Nanometer dick. Um darin Zersetzungsprodukte isolieren zu können, braucht es sehr spezielle Methoden und Instrumente. Des Weiteren werden auf künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen gestützte Ansätze genutzt, um die großen Datenmengen zu analysieren, die generiert werden. Die Ergebnisse der Untersuchungen sollen detaillierte Rückschlüsse auf die chemischen Verwitterungsprozesse ermöglichen.

Mit diesem Wissen werden die Forschenden genauer bestimmen können, wie die Moleküle beschaffen sein müssen, um den Zersetzungsprozessen besser standzuhalten.

Zum OPVStability-Netzwerk gehören neben der TU Graz die Johannes Kepler Universität Linz, der Consejo Superior de Investigaciones Científicas, die Ben-Gurion-Universität des Negev, die Universität Potsdam, die Universität Karlstad, das Central European Research Infrastructure Consortium, die Universität Bayreuth, die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, die Süddänische Universität sowie die assoziierten Partner InfinityPV, die ASCA GmbH, die Autonome Universität Barcelona, die Sunnybag GmbH, das Zentrum für Elektronenmikroskopie und der Forschungsverbund Berlin e.V.