Organische Solarzellen sind 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. Laut der Pressemitteilung der TU Graz erreichen sie zudem mittlerweile Wirkungsgrade von bis zu 19 Prozent. Ein wesentliches Hemmnis für organische Solarzellen liege hingegen in ihrer mangelnden Stabilität, heißt es in der Pressemitteilung der TU Graz. Das will das internationale Forschungsnetzwerk nun ändern.

Unter der Leitung der TU Graz vereint 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 Millionen Euro. „Es gibt Tausende Materialkombinationen, mit denen man organische Solarzellen herstellen kann“, sagt Projektleiter Gregor Trimmel vom Institut für Chemische Technologie von Materialien der TU Graz. „Wir wollen herausfinden, welche davon am besten geeignet sind, also besonders langlebig und dennoch effizient in der Stromausbeute.“

Zehn Forschungsinstitute in sieben Ländern werden in den kommenden Monaten je eine Doktorandenstelle schaffen, um die Entwicklungsarbeit in Kooperation mit den Industriepartnern InfinityPV, ASCA und Sunnybag voranzutreiben. „Prinzipiell haben organische Photovoltaikzellen das Potenzial, Strom ähnlich günstig zu produzieren wie siliziumbasierte Produkte“, sagt Trimmel.

Forschende wollen Zersetzungsprozesse in organischen Solarzellen verstehen und Moleküle mit mehr Stabilität finden

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.
Die genaue Analyse der schleichenden Degradation sei eine Herausforderung: „Organische Solarzellen sind maximal 200 Nanometer dick. Um darin Zersetzungsprodukte isolieren zu können, braucht es sehr spezielle Methoden und Instrumente“, erläutert Trimmel.

Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen sollen helfen, die großen Datenmengen zu analysieren, die in Hochdurchsatzverfahren generiert werden sollen. Aus den Untersuchungen erhoffen sich die Forschenden detaillierte Rückschlüsse auf die chemischen Verwitterungsprozesse. Mit diesem Wissen wollen sie dann Moleküle finden, die ebendiesen Zersetzungsprozessen besser standhalten. Neben den praktischen Tests werden auch digitale Simulationen chemischer Verbindungen durchgeführt, um optimal geeignete Materialen für die organischen Photovoltaikzellen der nächsten Generation zu finden.

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. Diese Forschung ist im Field of Expertise „Advanced Materials Science“ verankert, einem von fünf strategischen Forschungsschwerpunkten der TU Graz.

An der Technischen Universität München arbeiten Forschende ebenfalls an Organischen Solarzellen. Sie haben gerade organische Farbstoff-Moleküle identifiziert, die den Wirkungsgrad erhöhen könnten.

27.9.2023 | Quelle: TU Graz | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH