Fraunhofer IAP präsentiert Pilotanlage für gedruckte Perowskit-Solarzellen

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Die Forscher des Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP haben nun eine Pilotanlage für die kundenspezifische Entwicklung gedruckter Elektronik im industrienahmen Maßstab vorgestellt. Leitfähige, druckbare Tinten ermöglichten dabei die Herstellung leuchtender Folien, hauchdünner Displays und flexibler Solarzellen, teilten die Potsdamer Wissenschaftler anlässlich der am Mittwoch gestarteten Münchner Fachmesse für gedruckte Elektronik LOPEC 2016 mit. Organische Solarzellen und OLEDs könnten auf Glas oder Folie mittels Tintenstrahldruck erzeugt werden. Sogar Perowskit-Solarzellen mit einer derzeitigen Fläche von wenigen Quadratmillimetern könnten mit der neuen Anlage in den industrienahen Maßstab übertragen werden. Einzigartig dabei sei, dass alle organischen und anorganischen Schichten auf derselben Anlage gedruckt werden können, was zu Zeit und Kosten spare.

„Mit der Pilotanlage bieten wir Firmen die Möglichkeit, neue Ideen in kommerzielle Produkte zu überführen“, erklärte Armin Wedel, Leiter des Forschungsbereichs Funktionale Polymersysteme am Fraunhofer IAP. Das spezielle Know-how bestehe darin, druckbare Materialien zu entwickeln, die in extrem gleichmäßigen und dünnen Schichten gedruckt werden könnten. Die Herausforderung dabei sei, Bauteile ohne einen Verlust der Performance – also etwa Lebensdauer oder Wirkungsgrad – in einen großen Maßstab zu übertragen. “Unsere langjährigen Erfahrungen auf dem Gebiet der organischen Elektronik übertragen wir derzeit auf Perowskit-Solarzellen, den Hoffnungsträger der Solarbranche“, so Wedel weiter. Sie gelten als erheblich günstiger als Silizium-Solarzellen, können aber bislang noch nicht im industriellen Maßstab gefertigt werden, sondern werden noch im Labor erforscht.

Das Fraunhofer IAP will nun zum Durchbruch beitragen. Kürzlich sei dazu das EU-Projekt „CHEOPS“ gestartet worden. Im Potsdamer Institut werden nun daran gearbeitet, die Perowskit-Solarzellen auf eine Fläche von 15 mal 15 Zentimetern aufzuskalieren. „Das ist nicht trivial, denn der Strom, der in jedem Punkt der Solarzelle entsteht, muss über die Elektroden bis an den Rand des Moduls geführt werden. Bei so einer großen Fläche kann es dabei zu hohen Stromverlusten kommen“, heißt es dazu. Die Forscher druckten dabei vor der stromerzeugenden Schicht speziell entwickelte Gitterstrukturen auf, um Ineffizienzen entgegenzuwirken. Ein weiteres Defizit neben der kleinen Fläche sei, das Perowskit-Solarzellen bislang nur sehr kurzlebig seien. „Die Erhöhung der Lebensdauer möchten wir durch Verkapselungsverfahren erreichen. Auch hier profitieren wir von unserem umfangreichen Wissen aus der OLED-Technologie“, erklärte Wedel. Auf der Münchner Messe präsentiert das Fraunhofer IAP neben der Anlage auch seine organischen, flexiblen, gedruckten Solarzellen mit einer Effizienz von über drei Prozent. (Sandra Enkhardt)

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