Organische Photovoltaik

Die organische Photovoltaik bietet ein einzigartiges Potenzial für die Erzeugung umweltfreundlicher elektrischer Energie. Die halbleitenden Materialien bestehen im Wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen, von kleinen Molekülen bis zu Polymeren. Die Schichten der organischen Solarzellen sind mit wenigen Nanometern für bestimmte Kontaktschichten bis einige hundert Nanometer für die lichtabsorbierenden Schichten etwa 1000-mal dünner als bei Silizium-Solarzellen. Sie sind damit extrem leicht, flexibel und unzerbrechlich, allein bestimmt durch die Verpackung. Durch den geringen Materialverbrauch, die einfache Prozessierung mit Druck- und Beschichtungsprozessen und die Vermeidung kritischer Elemente wie Blei oder Cadmium ist der ökologische Fußabdruck äußerst klein.

Die OPV-Technologie hat das Potenzial die CO2 Einsparungen durch Photovoltaik nochmals stark zu erhöhen und Energierückgewinnungszeiten drastisch zu verkürzen. Da die Materialien Kohlenstoff-basiert sind, ist auf lange Sicht sogar denkbar, diese synthetisch aus CO2 herzustellen, sofern solche Technologien, wie zum Beispiel Power-to-X, in der Zukunft etabliert werden können. Die molekular geprägten optischen Eigenschaften eröffnen eine unerreichte Anpassungsfähigkeit, so dass verschiedenste Typen von Solarzellen entwickelt werden können, von klassischen einfach-Solarzellen mit Wirkungsgradpotenzial von mindestens 20% (19% wurden im Labor bereits erreicht), über Mehrfachsolarzellen mit einem Potenzial für noch höhere Wirkungsgrade oder speziell an künstliche Lichtquellen angepasste Solarzellen, bis hin zu spektral selektiven Solarzellen, die im sichtbaren Spektralbereich hochtransparent sind und UV- und infrarotes Licht zur Stromgewinnung nutzen. Damit kann diese Technologie insbesondere in der integrierten Photovoltaik neuartige Produkte wie schwimmende Photovoltaikfolien, stromerzeugende Markisen, Fensterscheiben und Gewächshäuser ermöglichen.  Kurzfristig erscheinen erste Anwendungen als Energiequelle für drahtlose Sensorik in den Bereichen Produktion, Logistik und Smart Home umsetzbar.

Dieses außerordentliche Potenzial motiviert uns, gemeinsam mit unseren Partnern die bestehenden Herausforderungen beim Wirkungsgrad, der Langzeitstabilität, der Aufskalierung zu Modulen, und den Produktionsprozessen zielgerichtet und anwendungsspezifisch anzugehen.  

Arbeitsgebiete

Im Thema »Organische Photovoltaik« beschäftigen wir uns mit folgenden Arbeitsgebieten:

Materialscreening und Zellstapel-Optimierung von organischen Solarzellen

Organische Photovoltaik mit hoher visueller Transparenz

Module und Produktionsprozesse der organischen Photovoltaik

Langzeitstabilität von organischen Solarzellen

Charakterisierung und Modellierung von organischen Solarzellen

FuE-Infrastruktur

Für unsere Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten steht uns am Fraunhofer ISE diese Infrastruktur zur Verfügung:

 

Zentrum für neuartige PV-Technologien

Solarzellentechnologien der nächsten Generation

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

ADAPT

Klimaanpassung durch organische Agri-Photovoltaik

 

ORGANAUT

Organische Photovoltaik für autonome vernetzte Sensoren und IoT

Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema »Organische Photovoltaik«

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2024 Ultra-Stable ITO-Free Organic Solar Cells and Modules Processed from Non-Halogenated Solvents under Indoor Illumination
Müller, David; Jiang, Ershuai; Campos Guzmán, Laura; Rivas Lazaro, Paula; Baretzky, Clemens; Bogati, Shankar; Zimmermann, Birger; Würfel, Uli
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 A mini organic solar module with an open-circuit voltage higher than 1100 V under indoor light
Jiang, Ershuai; Jamali, Armin; List, Mathias; Würfel, Uli
Vortrag
Presentation
2023 Direct Determination of the Photogenerated Free Charge Carrier Luminescence in Organic Solar Cells via Transient Photoluminescence Measurements
Faißt, Jared; List, Mathias; Würfel, Uli
Vortrag
Presentation
2023 Indoor Photovoltaics for the Internet-of-Things - A Comparison of State-of-the-Art Devices from Different Photovoltaic Technologies
Müller, David; Jiang, Ershuai; Rivas Lazaro, Paula; Baretzky, Clemens; Loukeris, Georgios; Bogati, Shankar; Paetel, Stefan; Irvine, Stuart J.C.; Olobia, Ochai; Jones, Steve; Lamb, Dan; Richter, Armin; Siefer, Gerald; Lackner, David; Helmers, Henning; Teixeira, Cristina; Forgács, David; Freitag, Marina; Bradford, David; Shen, Zhogjin; Zimmermann, Birger; Würfel, Uli
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Photoelectrochemical Energy Storage with Organic Solar Cells
Delgado Andrés, Rodrigo; Berestok, Taisiia; Wessling, Robin; Schyrba, Kateryna; Fischer, Anna; Esser, Birgit; Würfel, Uli
Vortrag
Presentation
2023 Improved Light Utilization Efficiency for an ITO-Free Semitransparent Organic Solar Cell Using a Multilayer Silver Back Electrode as Infrared Mirror
Pap, Leonie; Schirmacher, Bertolt; Bloch, Esther; Bogati, Shankar; Viehmann, Philipp; Scheel, Arnulf; Müller, David; List, Mathias; Zimmermann, Birger; Würfel, Uli
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Organic Solar Cell with an Active Area > 1 cm² Achieving 15.8% Certified Efficiency using Optimized VIS-NIR Antireflection Coating
Faißt, Jared; Jiang, Ershuai; Bogati, Shankar; Pap, Leonie; Zimmermann, Birger; Kroyer, Thomas; Würfel, Uli; List, Mathias
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Improved Current Generation for an ITO-free Semitransparent Organic Solar Cell Using a Multilayer Silver Electrode as Distributed Bragg Reflector
Pap, Leonie; Glissmann-Jahnke, Nico; Zimmermann, Birger; Würfel, Uli
Vortrag
Presentation
2023 Photoelectrochemical Energy Storage with Organic Solar Cells
Delgado Andrés, Rodrigo; Berestok, Taisiia; Weßling, Robin; Shchyrba, Kateryna; Fischer, Anna; Esser, Birgit; Würfel, Uli
Meeting Abstract
2023 Photovoltaics on Earth vs. Space
Lackner, David; Philipps, Simon; Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2023 Organic photo-battery with high operating voltage using a multi-junction organic solar cell and an organic redox-polymer-based battery
Delgado Andrés, Rodrigo; Wessling, Robin; Büttner, Jan; Pap, Leonie; Fischer, Anna; Esser, Birgit; Würfel, Uli
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Determination of Free Charge Carrier Luminescence and quasi-Fermi Level Separation in Organic Solar Cells via Transient Photoluminescence Measurements
List, Mathias; Faißt, Jared; Heinz, Friedemann; Würfel, Uli
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Stable, cost-effective, sustainable and recyclable perovskite photovoltaics using carbon-based electrodes
Bogachuk, Dmitry; Wagner, Lukas; Windt, Peter Van Der; Martineau, David; Zouhair, Salma; Hinsch, Andreas
Vortrag
Presentation
2022 A novel recycling method for encapsulated perovskite mesoscopic photovoltaic devices with minimal performance loss
Bogachuk, Dmitry; Windt, Peter van der; Martineau, David; Narbey, Stephanie; Verma, Anand; Zouhair, Salma; Hinsch, Andreas; Kohlstädt, Markus; Wagner, Lukas
Vortrag
Presentation
2022 Direct Determination of the Steady State and Time-Resolved Quasi-Fermi Level Separation in Organic Solar Cells from Electroluminescence Measurements
Faißt, Jared; List, Mathias; Heinz, Friedemann; Würfel, Uli
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Stability of flexible ITO-free OPV for indoor application
Müller, David; Campos Guzman, Laura; Rivas Lazaro, Paula; Jiang, Ershuai; Zimmermann, Birger; Würfel, Uli
Vortrag
Presentation
2022 ITO-Free Indoor OPV Modules from Nonhalogenated Solvents
Müller, David; Campos Guzmán, Laura; Jiang, Ershuai; Zimmermann, Birger; Würfel, Uli
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 ITO-Free Inverted OPV Modules from Non-Halogenated Solvents for Powering IoT Devices with Low Artificial Indoor Light
Müller, David; Campos Guzmán, L.; Jiang, E.; Zimmermann, Birger; Würfel, Uli
Vortrag
Presentation
2021 Ion Movement Explains Huge Voc Increase despite Almost Unchanged Internal Quasi-Fermi-Level Splitting in Planar Perovskite Solar Cells
Herterich, Jan Philipp; Unmüssig, Moritz; Loukeris, Georgios; Kohlstädt, Markus; Würfel, Uli
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Quantifying Losses of Perovskite Solar Cells with Carbon-based Back-contacts and Outlining a Roadmap on Boosting their Power Conversion Efficiencies
Bogachuk, Dmitry; Yang, B.; Suo, J.; Martineau, D.; Verma, Anand; Narbey, S.; Anaya, M.; Frohna, K.; Müller, David; Doherty, T.; Zouhair, Salma; Herterich, Jan Philipp; Wagner, Lukas; Hagfeldt, A.; Würfel, Uli; Stranks, S.; Hinsch, Andreas
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 A 1 cm2 Organic Solar Cell with 15.2% Certified Efficiency. Detailed Characterization and Identification of Optimization Potential
Würfel, Uli; Herterich, Jan Philipp; List, Mathias; Faißt, Jared; Bhuyian, F.M.; Schleiermacher, Hans-Frieder; Knupfer, Klara T.; Zimmermann, Birger
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Visualizing Morphological Principles for Efficient Photocurrent Generation in Organic Non-Fullerene Acceptor Blends
Köntges, W.; Perkhun, P.; Kammerer, J.; Alkarsifi, R.; Würfel, Uli; Margeat, O.; Videlot-Ackermann, C.; Simon, J.-J.; Schröder, Rasmus R.; Ackermann, J.; Pfannmöller, M.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 ITO-Free Organic Photovoltaic Modules Based on Fluorinated Polymers Deposited from Non-Halogenated Solution: A Major Step toward Large-Scale Module Production
Ibraikulov, O.A.; Wang, J.; Kamatham, N.; Heinrich, B.; Méry, S.; Kohlstädt, Markus; Würfel, Uli; Ferry, S.; Leclerc, N.; Heiser, T.; Lévêque, P.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Recombination between Photogenerated and Electrode-Induced Charges Dominates the Fill Factor Losses in Optimized Organic Solar Cells
Würfel, Uli; Perdigón-Toro, L.; Kurpiers, J.; Wolff, C.M.; Caprioglio, Pietro; Rech, J.J.; Zhu, J.; Zhan, X.; You, W.; Shoaee, S.; Neher, Dieter; Stolterfoht, Martin
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Do Zero-Energy Building Requirements Motivate Use of Higher Efficiency Solar Cells?
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2018 Apparent Field-Dependence of the Charge Carrier Generation in Organic Solar Cells as a Result of (Bimolecular) Recombination
Würfel, Uli; Unmüssig, Moritz
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Correct determination of charge transfer state energy from luminescence spectra in organic solar cells
List, Mathias; Sarkar, T.; Perkhun, P.; Ackermann, J.; Luo, C.; Würfel, Uli
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Trends in Solar Electricity
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2018 Electron-selective contacts via ulta-thin organic interface dipoles for silicon organic heterojunction solar cells
Reichel, Christian; Würfel, Uli; Winkler, Kristina; Schleiermacher, Hans-Frieder; Kohlstädt, Markus; Unmüssig, Moritz; Meßmer, Christoph Alexander; Hermle, Martin; Glunz, Stefan W.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Silicon-Organic Heterojunction Solar Cells with Electron-Selective Contacts Based on Organic Interface Dipoles
Reichel, Christian; Würfel, Uli; Winkler, K.; Schleiermacher, Hans-Frieder; Kohlstädt, Markus; Unmüssig, Moritz; Meßmer, Christoph Alexander; Hermle, Martin; Glunz, Stefan W.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2017 Positive side of disorder: Statistical fluorene-carbazole-TTBTBTT terpolymers show improved optoelectronic and photovoltaic properties compared to the regioregular structures
Akkuratov, A.; Mühlbach, S.; Susarova, D.K.; Seßler, Martin; Zimmermann, Birger; Razumov, V.F.; Würfel, Uli; Troshin, P.A.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Luminescence spectroscopy and thin-film interference effects in organic solar cells
List, Mathias; Reinhardt, Y.J.; Würfel, Uli
Vortrag
Presentation
2017 On the impact of contact selectivity and charge transport on the open-circuit voltage of organic solar cells
Spies, Annika; List, Mathias; Sarkar, T.; Würfel, Uli
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Organic solar cells: Extraction of physical parameters by means of markov chain Monte Carlo techniques
Raba, A.; Leroy, Y.; Kohlstädt, Markus; Würfel, Uli; Cordan, A.-S.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2016 Charge carrier selectivity for contacts for organic solar cells
Spies, Annika; List, Mathias; Sarkar, T.; Würfel, Uli
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2016 Laser patterning of vacuum processed small molecular weight organic photovoltaics
Röttinger, S.; Schwarz, B.; Schäfer, Stefan; Gauch, R.; Zimmermann, Birger; Würfel, Uli
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2016 Impact of charge carrier transport and electrode selectivity on the performance of organic solar cells
Würfel, Uli; Spies, Annika; List, Mathias; Kohlstädt, Markus
Vortrag
Presentation
2016 Impact of charge carrier transport and electrode selectivity on the performance of (organic) solar cells
Würfel, Uli; Spies, Annika; List, Mathias; Kohlstädt, Markus
Vortrag
Presentation
2016 How molecules with dipole moments enhance the selectivity of electrodes in organic solar cells - a combined experimental and theoretical approach
Würfel, Uli; Seßler, Martin; Unmüssig, Moritz; Hofmann, N.; List, Mathias; Mankel, E.; Mayer, T.; Reiter, G.; Bubendorff, J.-L.; Simon, L.; Kohlstädt, Markus
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

This list has been generated from the publication platform Fraunhofer-Publica