2024-05-01  –  2027-04-30

1.431.112,56 EUR

Heliatek GmbH, Dresden, Sachsen

03EE1210

Dünnschichttechnologien OPV [EB1024]

01265180/1  –  Flex16 - Flexible Photovoltaik mit 16% Wirkungsgrad auf Basis organischer Solarzellen

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE1)

Energie

Im Rolle-zu-Rolle Vakuumprozess hergestellte flexible PV-Folien aus organischer Photovoltaik (OPV) ermöglichen PV auf sonst nicht nutzbaren Flächen. Die Produktion ist zu 100% in Deutschland und praktisch nicht kopierbar. Heliateks Solarfolien haben im Produkt 8% Apertureffizienz und garantierte 20 Jahre Lebensdauer (T80). Im Labor werden 12,5% Wirkungsgrad erreicht. Dieser Wert soll im Projekt auf 16% gesteigert werden mit Langfristziel 20%. Dazu sind grundlegende Innovationen in mehreren Bereichen der Wertschöpfungskette erforderlich: Im Bereich organischer Halbleiter-Materialien sollen neue, thermisch hoch stabile und optisch stark aktive Absorber für den Blaugrün- und den Rot/ Infrarot-Bereich entwickelt werden. Abgeleitet davon sind auch thermisch verdampfbare, nicht-fullerenische Akzeptormaterialien zu erforschen, um den Wirkungsgrad-begrenzende Spannungsverluste weiter zu verringern. Neue physikalische Ansätze sollen über die rein materialbezogenen Möglichkeiten hinaus durch Verbesserung der Bauelementstapel zu höheren Wirkungsgraden führen. Dies können sein: 1) die Kombination organischer Solarzellen und Perowskit-Solarzellen in einem Multijunction-Bauelement, 2) physikalische Verfahren zur Beeinflussung der Nanomorphologie der Absorberschichten, 3) sogenannte Planar-Heterojunctions als Subzelle oder Zellergänzung, oder 4) Energie-Kaskaden-Aufbauten. Aus diesen Methoden sind in einer ersten Phase die am besten geeigneten auszuwählen und in einer zweiten Phase zu optimieren, so dass durch eine geschickte Kombination aus neuen Materialien und Verfahren nicht nur das gesetzte Effizienzziel erreicht wird, sondern darüber hinaus auch die Lebensdauer weiter verbessert werden kann. Zusätzlich ist als Designkriterium ein Kostenziel von < 40 €/m² einzuhalten. Das Projekt bietet die Chance, OPV, welche die umweltfreundlichste PV-Technologie ist, fit für breitere Märkte zu machen und einen signifikanten Beitrag zur Dekarbonisierung zu leisten.