Dies ist der höchste, jemals für ein organisches Photovoltaikmodul gemeldete
Wert. Er wurde durch eine zertifizierte kalibrierte Messung unter
Standardprüfbedingungen im unabhängigen Zertifizierungslabor des Fraunhofer
ISE (Freiburg) im September 2019 bestätigt. Das mehrzellige Modul entstand
in der Solarfabrik der Zukunft am Energie Campus Nürnberg (EnCN) in einem
Beschichtungslabor mit einer einzigartigen Megawatt-Pilotlinie für
Dünnschicht-Photovoltaik, die mit finanzieller Unterstützung des Bayerischen
Wirtschaftsministeriums konzipiert und realisiert wurde.
„Dieser Durchbruch zeigt, dass Bayern nicht nur im Ausbau der Photovoltaik
führend ist, sondern auch bei der Entwicklung der Zukunftstechnologien eine
Spitzenposition einnimmt“, betont Staatsminister Hubert Aiwanger,
Bayerischer Staatsminister für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie.
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
Prof. Christoph Brabec von der FAU, Direktor am HI ERN und
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.