ALTAFOS - Alternative Akzeptoren für effiziente organische Solarzellen

Die Photovoltaik ist auf Grund ihres Potentials eine der wichtigsten erneuerbaren Energiequellen und steht damit im Fokus vieler Bemühungen, kostengünstige und effiziente Solarzellen zu entwickeln. In letzter Zeit haben besonders organische Solarzellen dabei an Bedeutung gewonnen, insbesondere aufgrund ihrer einfachen Verarbeitbarkeit und dem geringen Energieaufwand für ihre Herstellung, zum Beispiel durch Druck- oder Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Sowohl Industrie als auch Forschungseinrichtungen haben daher große Anstrengungen unternommen, um leistungsstarke, dünne und flexible organische Solarzellen bei gleichzeitiger Kosten- und Energiereduktion zu entwickeln. Die hauptsächlich untersuchten sogenannten Polymer-Fulleren-Solarzellen weisen bereits hohe Wirkungsgrade von bis zu 11 Prozent auf. Jedoch hat diese Technologie einige Nachteile. Fulleren-basierte Akzeptoren sind teuer und zeigen eine eher geringe optische Absorption im sichtbaren und infraroten Bereich des Sonnenspektrums. Weitere limitierende Prozesse sind verschiedene Rekombinationsverluste, die zu einer niedrigen Klemmenspannung und damit zu einem moderaten maximalen Wirkungsgrad führen. Dieser ist inhärent auf ca. 13 % begrenzt. Die erst kürzlich entdeckten Nicht-Fulleren-Akzeptoren (NFA) könnten diese Nachteile beheben. In ersten Experimenten wurden deutlich geringere Spannungsverluste beobachtet. Auch wurden bereits Wirkungsgrade >10 % berichtet. Das Ziel von ALTAFOS ist, die grundlegenden Eigenschaften und die Wirkungsweise dieser neuen Materialklasse zu untersuchen und eine Abschätzung des theoretischen Wirkungsgrads der neuartigen organischen Solarzellen zu erhalten. Dafür werden NFAs mit unterschiedlichen Eigenschaften synthetisiert, detailliert untersucht und in Solarzellen getestet. Die gesammelten Daten werden für die Modellierung des Wirkungsgrads herangezogen. Zusätzlich zu einem Wirkungsgrad-Modell wird das Projekt auch Design- Regeln für Nicht-Fulleren-Akzeptoren liefern. Basierend auf diesen Erkenntnissen können in Zukunft organischen Solarzellen mit geringerem Klemmenspannungsverlust und mit deutlich höherem Wirkungsgrad (15%+) entwickelt und damit die Technologie zum Durchbruch geführt werden. Ein Erfolg dieser Technologie hätte aufgrund der energieschonenden und kostengünstigen Herstellungsmöglichkeiten ein enormes CO2-Reduktionspotential bei der Energiegewinnung.