Heliatek hat die Effizienz von organischen Solarzellen auf 13,2 Prozent hochgeschraubt. Die neue Zelle besteht aus drei Absorberschichten, die für die Umwandlung von Sonnenlicht in Strom verantwortlich sind.
Die Entwickler von Heliatek, einem Hersteller organischer Solarfolien aus Dresden, haben mit ihren Zellen eine Effizienz von 13,2 Prozent erreicht. Damit verbessert das Unternehmen seinen eigenen Rekord vom Januar 2013 um 1,2 Prozent. Im vergangenen Jahr haben die Dresdner außerdem eine Solarzelle mit einer Transparenz von 40 Prozent und einem Wirkungsgrad von sieben Prozent vorgestellt. „Organische Halbleiter haben ein exzellentes Leistungsverhalten bei schwachem Licht und hohen Temperaturen“, betonen die Dresdner mit Blick auf den sogenannten Harvesting-Effekt. Dabei geht es nicht um die Umwandlung von Sonnenlicht in Strom bei standardisierten Testbedingungen, sondern unter realistischen Bedingungen. Denn am Ende zählt nicht der Wirkungsgrad im Labor, sondern wie viel Energie die Zelle im Jahr produziert. „Daher korrespondiert die Effizienz der Energiegewinnung der neu entwickelten Zellen mit den Werten der Umwandlung von konventionellen Solarzellen bei einer Effizienz von 16 bis 17 Prozent unter realistischen Bedingungen“, rechnen die Entwickler aus Dresden vor.
Um den Wirkungsgrad nach oben zu schrauben, haben die Entwickler von Heliatek drei verschiedene Absorber übereinander auf das Trägermaterial aufgebracht. Jede dieser Absorberschichten ist darauf ausgelegt, grünes, rotes und fast-infrarotes Licht der Wellenlängen zwischen 450 und 950 Nanometern in Elektrizität umzuwandeln.
Absorbermoleküle selbst entwickelt
Das Rohmaterial für die Absorber hat Heliatek selbst entwickelt. „Der Erfolg basiert auf unserer chemischen Grundlagenforschung und den daraus resultierenden neuen organischen Absorbermaterialien“, betont Martin Pfeiffer, Technikchef von Heliatek. „Schlüssel des Erfolges ist insbesondere die enge Zusammenarbeit zwischen unseren physikalischen und chemischen F&E Teams, welche zu einer optimalen Kombination der Eigenschaften des neuen Solarzellen Designs führt.“ Dieses Design wiederum basiert nicht auf Polymermolekülen, die andere Hersteller nutzen, sondern auf viel kleineren Momeren.
15 Prozent Effizienz ist das Ziel
Der neue Rekord ist ein weiterer Schritt auf dem Weg zur Zelleffizienz von 15 Prozent, die Heliatek als Ziel anvisiert hat. „Es bestätigt unsere Entscheidung, die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten intern auszubauen, sowohl bei der Entwicklung neuer Absorbermoleküle als auch in der Optimierung der Zellarchitektur“, erklärt Thibaud Le Séguillon, Geschäftsführer von Heliatek. „Das stellt die Basis der Effizienzwerte für unsere Serienproduktionsanlage dar.“
Der neue Effizienzrekord wurde unter standardisierten Testbedingungen gemessen, die auch für andere Solarmodule gelten. Das bedeutet eine Sonneneinstrahlung von 1.000 Watt pro Quadratmeter, einer Modultemperatur von 25 Grad Celsius und einer astronomischen Luftmasse von 1,5. Unter diesen Voraussetzungen haben die Forscher des Fraunhofer-Zentrums für Silizium-Photovoltaik (CSP) in Halle die Effizienz der neuen Zelle von Heliatek bestätigt. (Sven Ullrich)
