Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV
Organische Photovoltaik (OPV) repräsentiert die neueste Generation von Technologien bei solarer Stromerzeugung. Die Vorteile gegenüber herkömmlichen Solarzellen liegen in ihrer Flexibilität, dem geringen Gewicht und den niedrigen Kosten. Dem Verbraucher bieten sich vielfältige Möglichkeiten diese Solarzellen in Gebäuden zu integrieren. So können sie z. B. wie ein Film auf Fensterscheiben, gewellten Dächern oder Sonnensegeln angebracht und zur Energiegewinnung genutzt werden. Auch die energieerzeugende Industrie hat großes Interesse an dieser Entwicklung, um sie für sparsame und robuste Solar-Panel-Felder zu nutzen.
In dem europäischen Verbundprojekt SUNFLOWER sollen fortschrittliche flexible Kunststoff-Solarzellen entwickelt werden, die kostengünstig, energieeffizient und langlebig sind. Die Herausforderung besteht in der Kombination dieser Eigenschaften: Die Effizienz der Solarzellen soll bei acht bis zehn Prozent liegen, die erwartete Lebensdauer mindestens 20 Jahre betragen und die Fertigungskosten auf unter 0,70 Euro/Wp* gesenkt werden (2008 lagen laut OE-A Roadmap die Fertigungskosten noch bei 100 Euro/Wp). Bei der Entwicklung wird besonderes Augenmerk auf die Umweltauswirkungen und CO2-Bilanz gelegt.
Koordiniert wird das europäische Verbundprojekt vom Schweizer Zentrum für Elektronik und Mikrotechnik (CSEM). Das Projektkonsortium umfasst 17 Partner aus Industrie und Forschung.
Um die einzelnen Schichten der organischen Solarzellen vor Sauerstoff und Wasserdampf zu schützen, müssen sie mit Barrierefolien verkapselt werden. Diese bestehen aus einer Kunststofffolie als Substrat, die mit mehreren alternierenden Schichten aus anorganischen Schichten und Hybridpolymeren beschichtet wird. Um die angestrebte Lebensdauer von 20 Jahren zu erreichen, müssen die Folien Barrierewerte von kleiner 5x10-4 gm-2d-1 für die Wasserdampfdurchlässigkeit und kleiner 1x10-3 cm3m-2d-1bar-1 für die Sauerstoffdurchlässigkeit aufweisen.
Außerdem müssen die Folien gegen Umwelteinflüsse, wie z. B. UV-Licht, hohe bzw. niedrige Temperaturen, Regen und auch mechanische Beanspruchung stabilisiert werden.
An der modernen Laminier- und Kaschieranlage am Fraunhofer IVV werden dafür Barrierefolien mit Hybridpolymerlacken beschichtet und Hochbarriere-Laminate entwickelt. Durch die langjährige Erfahrung mit Barrierefolien können sowohl die Barrierewirkung der Folien gegenüber Wasserdampf und Sauerstoff als auch die mechanische Stabilität genauestens bestimmt werden.
*Wp = Watt Peak; Nennleistung eines Solarmoduls