Großer Fortschritt bei gedruckten Solarzellen

Dem Institut für Print- und Medientechnik der TU Chemnitz gelang der Druck effizienterer und haltbarerer Solarzellen. Die DFG-Forschungsgruppe POPULAR führt nun universitätsübergreifend Alterungsuntersuchungen an den Zellen durch.

Die bereits 2011 entwickelte erste auf Papier gedruckte Solarzelle war mit einer Leistungseffizienz von nur 1,7 Prozent und einer sehr reduzierten Haltbarkeit noch nicht ganz überzeugend. Nun ist es der Arbeitsgruppe gelungen, Solarzellen mit einer Effizienz von neun Prozent und deutlich verbesserter Haltbarkeit zu drucken. Dabei liegt die Ausbeute bei der Produktion der gut funktionierenden Zellen bereits bei über 88 Prozent und ist damit schon sehr hoch.

Organische Halbleiter befinden sich in der zentralen, photoaktiven Schicht der Solarzelle und wandeln einfallendes Licht in einen Elektronenstrom um. Die an der TU Chemnitz gedruckten Zellen nutzen hierfür die Polymermischung PM6:Y12, die in fünf weitere Schichten eingebettet ist. Mithilfe dieser Schichten kann die gewonnene elektrische Leistung nutzbar gemacht werden. Die Schichten werden wie eine Zeitschriftenseite auf einer Rollendruckmaschine gedruckt. Dabei werden flüssige Druckfarben aufeinandergelegt und getrocknet. Allerdings werden diese Schichten nicht aufgrund ihrer Farbe genutzt, sondern aufgrund ihrer elektrischen Funktionen.

Nun werden diese Solarzellen einer beschleunigten Alterung unterzogen. Nach sechs Wochen können diese gealterten Solarzellen mit frischen, an der TU Chemnitz gedruckten Solarzellen verglichen werden, um die Ursachen der Alterung zu ermitteln. Die gewonnenen Erkenntnisse helfen bei der Entwicklung neuer organischer Halbleiter.