Semitransparente Photovoltaik
Organische Solarzellen sind nicht nur leicht, ungiftig, unabhängig von seltenen Rohstoffen und können preisgünstig sowie großflächig gedruckt werden. Im Vergleich zu anderen Photovoltaik-Technologien haben sie eine weitere Eigenschaft: Sie können semitransparent hergestellt werden, was viele neue Anwendungen ermöglicht.
Während Silizium-Photovoltaik heute allgegenwärtig zur Energiegewinnung eingesetzt wird, wurde der Nutzen von organischen Solarzellen bisher weit unterschätzt. „So ist auch der große Durchbruch auf dem Markt bislang ausgeblieben“, erklärt Dr. Christian Sprau vom Lichttechnischen Institut des KIT.
Mit seiner gerade gestarteten Forschungsgruppe und dem Forschungsprojekt Semtrasol will er das ändern: „Mit neuen Materialkonzepten und neuesten organischen Halbleitern gelingt es heute immer besser, die Absorptionseigenschaften organischer Solarzellen präzise zu steuern und einen hohen anwendungsspezifischen Wirkungsgrad zu erzielen.“ Dadurch werde etwa hocheffiziente Photovoltaik auf Glasfronten denkbar, die nicht weiter ins Auge fällt.
Organische Solarzellen nutzen kohlenstoffbasierte Halbleiter, die sich typischerweise durch schmalbandige Absorptionsbereiche auszeichnen. Dank der Entwicklung neuartiger Akzeptoren, also die Elektronen aufnehmenden Moleküle in der lichtabsorbierenden Schicht in einer Solarzelle, können sie im Labor heute Wirkungsgrade von bis zu 20 Prozent erreichen. Durch die Vielzahl dieser neuen Materialien und in Kombination mit gezieltem Bauelementdesign ist es möglich, mit einer semitransparenten Solarzelle einstrahlendes Licht in genau definierten spektralen Bereichen zu absorbieren. So ließen sich künftig Flächen mehrfach nutzen.
Sprau dazu: „In der Agrivoltaik beispielsweise müssen lediglich die zum Wachstum notwendigen Wellenlängen die Pflanzen erreichen, wohingegen sie vor anderen spektralen Anteilen des Lichts geschützt und so vor dem Austrocknen bewahrt werden können. Die Fensterfront eines Hochhauses wiederum muss nur das Licht passieren lassen, welches das menschliche Auge als Helligkeit wahrnimmt. In beiden Fällen lassen sich gleichzeitig mit den ungenutzten Anteilen des Sonnenlichts hohe Energieernten erzielen.“
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