Organische Solarzellen haben viele Vorteile: Sie sind leicht, in der Regel ungiftig und von seltenen Rohstoffen unabhängig. Sie können zudem für wenige Geld auf große Flächen gedruckt werden. Erste Anwendungen gibt es bereits in der Praxis, zum Beispiel in einer Fensterfassade der Stadtwerke Gronau. Doch bisher sind die Silizium-Solarzellen mit ihrem hohen industriell erzielbaren Wirkungsgrad der unangefochtene Marktführer.

Ein Team des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) glaubt, dass organische Photovoltaik bisher unterschätzt wurde. Die Forschenden um Christian Sprau vom Lichttechnischen Institut des KIT setzen vor allem auf semitransparente Solarzellen. Im Projekt Semtrasol wollen sie diese weiterentwickeln. „Mit neuen Materialkonzepten und neuesten organischen Halbleitern gelingt es heute immer besser, die Absorptionseigenschaften organischer Solarzellen präzise zu steuern und einen hohen anwendungsspezifischen Wirkungsgrad zu erzielen.“ Dadurch werde etwa hocheffiziente Photovoltaik auf Glasfronten denkbar, ohne dass diese optisch auffalle.

Semitransparente Photovoltaik für Agri-PV: Pflanze und Solarzelle teilen sich das Lichspektrum

Organische Solarzellen nutzen kohlenstoffbasierte Halbleiter. Typisch für diese sei, dass sie nur einen schmalen Wellenlängenbereich absorbieren würden. Zuletzt seien allerdings neue Moleküle entwickelt worden, die in der lichtabsorbierenden Schicht die Elektronen aufnehmen. Dadurch ließen sich im Labor mit organischen Solarzellen mittlerweile Wirkungsgrade von bis zu 20 Prozent erreichen. Das Fraunhofer ISE hatte 2020 in einem organischen Mini-Modul im Labor einen Wirkungsgrad von knapp 14 Prozent erreicht.

Welchen Wellenlängenbereich des Lichtspektrums sie aufnehmen, lasse sich dabei ebenso einstellen wie die Transparenz der Zelle. Diese semitransparente Photovoltaik ermögliche neue Dimensionen der Mehrfachnutzung in der Agri-PV und auf Fensterflächen.  „In der Agrivoltaik beispielsweise müssen lediglich die zum Wachstum notwendigen Wellenlängen die Pflanzen erreichen, wohingegen sie vor anderen spektralen Anteilen des Lichts geschützt und so vor dem Austrocknen bewahrt werden können. Die Fensterfront eines Hochhauses wiederum muss nur das Licht passieren lassen, welches das menschliche Auge als Helligkeit wahrnimmt. In beiden Fällen lassen sich gleichzeitig mit den ungenutzten Anteilen des Sonnenlichts hohe Energieernten erzielen,“ sagt Sprau.

Konkrete Ziele im Projekt seien das genaue Einstellen der Transparenz, eine druck- und skalierbare Bauelementarchitektur, die Verwendung neuester Materialien und eine umweltfreundliche Herstellung. „Trivial ist das nicht, aber ich bin davon überzeugt, dass semitransparente Solarzellen in nicht allzu ferner Zukunft ganz selbstverständlich zu unserem Alltag gehören werden“, so Sprau.

27.4.2023 | Quelle: KIT | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH