ArtESun – Neuartige Elektrodenmaterialien für höhere Wirkungsgrade bei organischen Solarzellen

Laufzeit: November 2013 - Oktober 2016
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Europäische Union
Kooperationspartner: Teknologian Tutkimuskeskus VTT; Interuniversity Microelectronics Centre IMEC; Imperial College of Science, Technology and Medicine, London; Ikerlan S.Coop; Corning SAS; Onyx Solar Energy S.L.; Confidex Oy; Wibiom Inc.
Webseite: https://projects.imec.be/artesun/
Projektfokus:
© ArtESun
ArtESun Logo.
CAD-Design vom Fraun­hofer ISE für die kombinierte OPV-Antenne. Das OPV-Element besteht aus zwei Hälften mit vier serien­verschalteten Solarzellen.
© Fraunhofer ISE
CAD-Design vom Fraun­hofer ISE für die kombinierte OPV-Antenne. Das OPV-Element besteht aus zwei Hälften mit vier serien­verschalteten Solarzellen.
Großflächiges OPV-Modul für die Integration in den Fassaden­demonstrator.
© Fraunhofer ISE
Großflächiges OPV-Modul für die Integration in den Fassaden­demonstrator.

Das EU-Projekt »ArtESun« hat zum Ziel, den Wirkungsgrad organischer Solarzellen mit neuartigen Halbleitermaterialien und Elektrodenschichten zu steigern. Zudem sollen mit industrierelevanten Produktionsprozessen Demonstrator-Module hergestellt werden, die die einmaligen Gestaltungsmöglichkeiten für organische Solarzellen mit Druckprozessen zeigen sollen. Es stehen drei verschiedene Anwendungen im Fokus, die spezifische Layouts der Demonstratoren erfordern. In der ersten Anwendung dient die organische Solarzelle (OPV) als Energieversorgung für ein aktives RFID-Element. In der zweiten Anwendung ist die OPV neben der Energieversorgung gleichzeitg als Antenne für einen energieautarken, vernetzen Sensorknoten eingesetzt. Die dritte Anwendung sind OPV-Module für eine großflächige Demonstratorfassade.

Im Projekt »ArtESun« arbeitet das Fraunhofer ISE an der Entwicklung neuartiger Elektrodenmaterialien, die in Kombination mit neuen organischen Halbleitern (die vom Imperial College London synthetisiert werden), einen deutlich höheren Wirkungsgrad erreichen sollen. Wir konnten sehr kostengünstige Materialien identifizieren, die sich als selektive Kontaktschichten eignen. Die Vielzahl der Kombinationsmöglichkeiten wird gemeinsam mit den Instituten IMEC und IKERLAN bearbeitet. Diese neuen Materialien werden auch in Tandemsolarzellen untersucht, wozu neben der experimentellen Herstellung und Charakterisierung auch die optische und elektrische Modellierung und Optimierung gehört. Weiterhin bringt das Fraunhofer ISE seine Kompetenz zur geometrischen Auslegung von OPV-Solarmodulen ein, um die Layouts verschiedenen Demonstratoren anwendungsspezifisch zu definieren. Einen Großteil der Arbeiten macht die Herstellung der OPV-Minimodule für das aktive RFID-Element (»Confidex«) und die Demonstrator-Fassade (»ONYX«) aus. Hierzu gehört die Untersuchung verschiedener Tintenformulierungen, die Optimierung der Beschichtungsprozesse und die Entwicklung von Strukturierungsprozessen. Der Partner VTT zeichnet besonders für den Druck der kombinierten OPV-Antenne (»WIBICOM«) verantwortlich. Ein weiteres innovatives Element des Projekts ist die Verwendung des bis unter 100 µm dünnen, flexiblen Glases von Corning SAS als Träger und Verkapselung. Das Minimodul für das aktive RFID-Element wurde am Fraunhofer ISE ohne teure Indium-Zinn-Oxid Elektrode und auch ohne Silber hergestellt, so dass dieses Element sehr kostengünstig gefertigt werden könnte.