Organische Photovoltaik für das »Internet of Things«

Neuartige Photovoltaik-Technologien

Digitalisierung, Industrie 4.0 und speziell das »Internet of Things (IoT)« gelten als bedeutende Wachstumsmärkte. Es wird erwartet, dass im Jahr 2020 »Things«, also Sensoren sowie allgemein Geräte und Komponenten der Consumer Electronics, in zweistelliger Milliardenanzahl mithilfe des Internets miteinander verknüpft sein werden. Diese müssen dann alle möglichst kostengünstig mit Energie versorgt werden. Dies kann u. a. durch »Energy Harvesting« geschehen. Dabei werden kleine Energiemengen aus Bewegung oder Wärme gesammelt, vor allem aber die photovoltaische Energiekonversion von Umgebungsbeleuchtung genutzt.

ITO-freies organisches Solarzellenmodul
© Fraunhofer ISE

Flexibles organisches Solarzellenmodul in einem Layout, das eine hohe Flächenausnutzung von 87 % erlaubt.

Da viele Sensoren bzw. elektronische Kleinbauteile innerhalb von Gebäuden eingesetzt werden, müssen Solarzellen für deren Versorgung unter sehr niedrigen Beleuchtungsstärken arbeiten. Zudem unterscheiden sich typische Beleuchtungsspektren in Innenräumen erheblich vom Sonnenspektrum, da  sie dem menschlichen Auge angepasst sind. Hier ist Organische Photovoltaik (OPV) im Vorteil. Das Absorptionsspektrum der organischen Absorber ist aufgrund der im Vergleich zu kristallinem Silicium deutlich höheren Bandlücke sehr gut für den Einsatz in Innenräumen geeignet. Zudem können sie durch entsprechende Materialsynthese gezielt auf die Umgebungsbedingungen angepasst werden. Nicht zuletzt können die dünnen OPV-Folien sehr einfach integriert werden. Das Fraunhofer ISE verfügt über langjährige Erfahrung bei der Erforschung der dafür notwenigen physikalischen und technologischen Fragestellungen. Wir entwickeln auch produktionsrelevante Zell- und Modulkonzepte. Mithilfe unserer elektrischen Modelle können wir Modulstrukturen speziell für das »Internet of Things (IoT)« optimieren.