Effizienz-Weltrekord für organische Solarmodule
OPV-Modul erzielt Wirkungsgrad von 12,6 Prozent.
Ein Forscherteam aus Nürnberg und Erlangen hat eine neue Bestmarke für die Umwandlungseffizienz von organischen Photovoltaikmodulen gesetzt. Das von den Wissenschaftlern der Uni Erlangen-
Der neue Weltrekord wurde durch eine zertifizierte kalibrierte Messung unter Standardprüfbedingungen im unabhängigen Zertifizierungslabor des Fraunhofer ISE im September 2019 bestätigt. Das mehrzellige Modul entstand in der Solarfabrik der Zukunft am Energie Campus Nürnberg in einem Beschichtungslabor mit einer einzigartigen Megawatt-
Organische Solarzellen bestehen zumeist aus zwei verschiedenen organischen Komponenten, die die erforderlichen Halbleitereigenschaften mit sich bringen. Im Unterschied zum herkömmlich verwendeten Silizium, das energieintensiv aus der Schmelze gezogen wird, können organische Halbleiter aus einer Lösung heraus direkt auf eine Trägerfolie oder einen Glasträger aufgebracht werden. Zum einen verringert das die Herstellungskosten, zum anderen ermöglicht die Verwendung biegsamer, leichter Materialien neue Anwendungen, etwa in mobilen Geräten oder Kleidung, auch wenn die Effizienz noch nicht mit der klassischer Siliziumsolarzellen vergleichbar ist.
„Dieser Meilenstein in der Forschung an organischen Halbleitern zeigt, dass die jüngsten Leistungsentwicklungen mit zertifizierten Zellwirkungsgraden von über 16 Prozent nicht auf den Labormaßstab beschränkt sind, sondern bereits bis auf Modul- und Prototypenebene skaliert werden können“, erklärt Christoph Brabec, wissenschaftlicher Leiter der Solarfabrik der Zukunft, einer Forschungsgruppe des ZAE Bayern.
Konstruktionsbedingt liegt die Effizienz kompletter Photovoltaikmodule immer etwas niedriger als die der einzelnen Zelle. Ein Teil der Modulfläche ist zum Beispiel immer inaktiv, da dieser Bereich zur Verschaltung der Einzelzellen verwendet wird. Mit zunehmender Fläche des Moduls wachsen auch die Verluste durch den elektrischen Widerstand der Elektroden.
Das Rekordmodul besteht aus zwölf in Reihe geschalteten Zellen und verfügt über einen geometrischen Füllfaktor von über 95 Prozent. Dieser Anteil der Modulfläche trägt aktiv zur Stromerzeugung bei. Bezogen auf die aktive Fläche erzielt es sogar einen Wirkungsgrad von 13,2 Prozent. Die Minimierung inaktiver Flächen gelang mittels hochauflösender Laserstrukturierung, wie sie in den letzten Jahren in der Solarfabrik der Zukunft entwickelt und optimiert wurde.
ZAE / RK
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