Wunderfolie spendet Strom und Schatten

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Organische Photovoltaik am laufenden Meter, das konnte man auf der LOPEC in München bewundern. Eine neue Power-Folie könnte in Zukunft an Bushaltestellen oder auf  Scheunenüberdachungen und Carport-Dächern nicht nur für Strom, sondern auch für Schatten sorgen.

Ein sechs Meter langes und 50 Zentimeter breites Solarmodul aus flexibler, organischer Photovoltaik war einer der Hingucker auf der gerade zuende gegangenen LOPEC in München. Vollständig im Rolle-zu-Rolle-Verfahren hergestellt, kommen die organischen Solarzellen zudem vollkommen ohne Indium-Zinnoxid (ITO) als Anodenmaterial aus, das bekanntermaßen nur begrenzt vorhanden und damit teuer ist.

Die Power-Folie ist das Ergebnis des europäischen Forschungsprojekts „FabriGen“. Für die sechs Partner aus vier Ländern stand vor allem die Anwendung Membran-Architektur im Mittelpunkt.

Initiator des Projektes war Robert Carpenter, Managing Director der Firma Inside2Outside, einem mittelständischen Unternehmen aus Großbritannien. Seine mit organischen Solarzellen ausgerüsteten Textilmembran-Strukturen sollen große Flächen mit flexiblen Kunststoffkonstruktionen bestücken, und dabei deutlich unter dem Preis und Gewicht von Glasabdeckungen bleiben. In Frage kommen vor allem architektonische Bereiche wie Verschattungssysteme für Fußgängerwege, Bushaltestellen oder Scheunenüberdachungen und Carport-Dächer.

Teamwork

Die Fertigung der Prototypen dauerte gerade einmal ein halbes Jahr und war eine echte Gemeinschaftsleistung. Beginnend mit der Vakuumprozessierung der Metallelektrode am Centre for Process Innovation (CPI) über die Beschichtung der organischen Halbleiter am Fraunhofer ISE, dem Druck der Silberleitbahnen und Lamination bei Coatema bis zum Hochfrequenzschweißen der Solarfolie auf die Textilmembran bei I2O. Solarzellenaufbau und die Auslegung der Module wurden am Fraunhofer ISE entwickelt. Die Freiburger Forscher waren auch an der Entwicklung der Verkapselung beteiligt,  die federführend am CPI in Großbritannien erfolgte. Mit der Integration der organischen Photovoltaik auf eine Gewebemembran haben sich alle Projektpartner befasst, vor allem jedoch CPI und der Projektkoordinator Inside2Outside Ltd. (I2O). Für die Prozessentwicklung der großflächigen Lamination zeichnete die Coatema Coating Machinery GmbH aus Deutschland verantwortlich. Bis die Folien die Marktreife erlangen werden, könnten noch einige Jahre ins Land gehen.

Solarfolie Nummer 2

Ebenfalls ohne Indium-Zinn-Oxid (ITO) kommt ein weiteres voll flexibles Solarmodul vom Fraunhofer ISE mit einer Fläche von rund 90 Quadratzentimetern aus. Alle Schichten, mit Ausnahme der Metallelektroden, wurden auf dieser Anlage am Fraunhofer ISE gefertigt. Das Aufbringen der Silberfinger für die Kontaktierung der Vorderseite erfolgte durch Siebdruck, in Kooperation mit und im Technikum des Industriepartners Thieme. Das Modul ist mit einer Barriere-Folie versiegelt und damit voll flexibel.

Die im Modul eingesetzten Zellen haben die so genannte Feuchte-Wärme-Prüfung für Dünnschicht-Photovoltaik erfolgreich bestanden. Dabei werden Solarzellen oder -module 1000 Stunden lang bei 85°C und 85% relativer Luftfeuchtigkeit geprüft. Bei dieser beschleunigten Alterung zeigten die organischen Solarzellen weniger als fünf Prozent Leistungsverlust. Bei Fraunhofer traut man ihnen bereits eine Langzeitstabilität von acht und mehr Jahren zu. Ein weiterer wichtiger Schritt in Richtung Produktreife für diese Solarzellentechnologie.

wunderfoliegross

Die Herstellung der Wunderfolie erfolgt vollständig im Rolle-zu-Rolle Verfahren, die verwendeten organischen Solarzellen kommen ohne Indium-Zinnoxid (ITO) aus und sind damit besonders kostengünstig.