ADAPT – Klimaanpassung durch organische Agri-Photovoltaik

Laufzeit: 09/2021 - 07/2024
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Baden-Württemberg Stiftung 
Projektfokus:
© Fraunhofer ISE
Mock-Up eines transparenten organischen Solarmoduls, das mit einem noch stark absorbierenden organischem Halbleitermaterial gefertigt wurde. Im Projekt sollen solche Module mit elektrischer Funktion und höherer Transparenz hergestellt und die Technologie anhand dieser Demonstratoren interessierten Anwendern vorgestellt werden.
© Fraunhofer ISE
Mock-Up eines transparenten organischen Solarmoduls, das mit einem noch stark absorbierenden organischem Halbleitermaterial gefertigt wurde. Im Projekt sollen solche Module mit elektrischer Funktion und höherer Transparenz hergestellt und die Technologie anhand dieser Demonstratoren interessierten Anwendern vorgestellt werden.

Der Klimawandel ist in den letzten Jahren in Deutschland konkret erlebbar geworden. Hitzesommer und geringe Niederschläge in den Wintern haben vielerorts zu massiven Problemen in der Landwirtschaft geführt. Geschützter Anbau unter Folien ist ein aktueller Trend, der zusätzliche Kosten und Müllprobleme verursacht. In diesem Projekt sollen hochtransparente organische Solarzellen entwickelt werden, die das für Pflanzen wichtige sichtbare Licht hindurchlassen und den infraroten Anteil zur Stromerzeugung nutzen. Diese könnten es möglich machen, aus den Folienabdeckungen, die die Pflanzen vor Starkregen, Hagel, Sonnenbrand und Austrocknung schützen sollen, gleichzeitig den dringend benötigten Solarstrom für eine gelingende Energie- und Mobilitätswende zu gewinnen.

Ein Alleinstellungsmerkmal der Organischen Photovoltaik (OPV) ist die einmalige Anpassungsfähigkeit der organischen Halbleitermaterialien. So können durch eine veränderte Molekülstruktur die optischen Eigenschaften so eingestellt werden, dass die Solarzellen das Licht im Nahinfrarot stark absorbieren, sichtbares Licht jedoch ungehindert passieren lassen. Dies ist mit herkömmlichen und auch Perowskit Halbleitern nicht möglich, da in diesen kristallinen Materialien Photonen mit einer Energie größer als der Bandlücke immer absorbiert werden. Dabei steigt sogar der Absorptionskoeffizient mit zunehmender Energie, was bedeutet, dass sichtbares Licht immer stärker absorbiert wird als infrarotes Licht. Durch diese einzigartige Eigenschaft können hochtransparente Solarzellen mit einem höheren Wirkungsgrad hergestellt werden als mit herkömmlichen Technologien. Durch den Mehrwert des Solarstroms könnten hochwertigere Folien und Glasgewächshäuser gegenfinanziert werden, so dass den Landwirten die Klimaanpassung finanziell erleichtert und weit weniger Müll in Form billiger Plastikfolien freigesetzt wird. Damit würde gleichzeitig ein Beitrag zur Anpassung an den Klimawandel wie zu seiner Vermeidung geleistet.

Das Projekt »ADAPT« soll die Forschenden des Fraunhofer ISE mit potenziellen Anwendern in der Landwirtschaft zusammenbringen, um Anforderungen aus der Praxis an die Technologie zu ermitteln und umgekehrt den Landwirten erste Erfahrungen mit organischen Solarfolien zu ermöglichen. Es sollen aktuell in der Entwicklung befindliche Infrarot absorbierende OPV-Materialien im Labor optimiert und transparente OPV-Module im Rolle-zu-Rolle Verfahren hergestellt werden. Neben der eigentlichen Entwicklung dieser hochtransparenten OPV sind für eine zielgerichtete Technologieentwicklung und eine erfolgreiche Markteinführung die genaue Kenntnis der praktischen Anforderungen der Anwender äußerst wichtig, um mögliche Hürden für eine breite Akzeptanz und schnelle Verbreitung der Technologie frühzeitig zu erkennen und in die Entwicklung einfließen zu lassen. Im Rolle-zu-Rolle Verfahren hergestellte Module werden Anwendern zur Verfügung gestellt um erste Eindrücke von Transparenz, den mechanischen Eigenschaften und möglichen Formaten zu ermöglichen. Die Exposition der Module im Feld soll auch Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften und mögliche Schwachstellen aufzeigen. Gemeinsam mit den Anwenderinnen und Anwendern sollen Ideen für praktikable Systeme und Einsatzmöglichkeiten diskutiert werden. 

Weitere Informationen zu diesem Forschungsthema:

Arbeitsgebiet

Organische Solarzellen- und module

Geschäftsfeldthema

Perwoskit- und Organische Photovoltaik

Arbeitsgebiet

Integrierte Photovoltaik

Geschäftsfeldthema

Photovoltaische Module und Kraftwerke

Geschäftsfeld

Photovoltaik