Organisk fotovoltaik (OPV) åbner døren for nye anvendelsesområder for solenergi takket være en klimavenlige og billig produktion samt de fleksible og potentielt gennemsigtige solceller. For at hjælpe denne teknologi med at opnå et markedsgennembrud arbejder forskningsinstitutter verden over på at forbedre effektiviteten og skalerbarheden af organiske solceller. Forskere ved Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE og Materials Research Center FMF ved University of Freiburg har nu forbedret deres egen effektivitetsrekord, annonceret tilbage i september 2020, for en organisk solcelle med et areal på en kvadratcentimeter. Nu, med en ny rekordeffektivitet på 15,8 procent, har forskerholdet hos Fraunhofer ISE igen sat verdensrekorden i denne kategori.
Dr. Uli Würfel, afdelingsleder hos Fraunhofer ISE og gruppeleder ved Materials Research Center FMF, University of Freiburg, leder forskningen i organiske solceller.
– Vi opnåede forbedringen i den rekordstore solcelle primært ved at anvende en anti- reflektionsbelægning, som tillader mere lys at blive absorberet i det fotoaktive lag af cellen og dermed generere en højere strøm.
Tyndfilmen, som blev deponeret på substratet ved hjælp af en forstøvningsproces, er blevet udviklet internt af forskere fra en relateret afdeling ved Fraunhofer ISE.
Tværfagligt samarbejde er instituttets store styrke. Parallel intern forskning i forskellige fotovoltaiske teknologier og deres respektive fremstillingsprocesser inspirerer til samarbejde og synergieffekter, siger prof. Dr. Andreas Bett, Institutdirektør hos Fraunhofer ISE.
Fraunhofer ISE bruger denne belægningsteknologi til ikke alene til at reducere refleksion, men også til at udvikle elektroder til semi-transparente organiske solceller. Disse solceller består af et fotoaktivt organisk lag påført en bagelektrode, der tillader det synlige lys at passere så meget som muligt, mens det kraftigt reflekterer det nær-infrarøde lys tilbage i solcellen, hvor det absorberes og omdannes til elektricitet. Inden for forskningsprojektet “Durchblick-PV – Entwicklung von organischen Solarmodulen mit hoher visueller Transparenz” (See-Through PV: Udvikling af organiske solcellemoduler med høj visuel gennemsigtighed), finansieret af det tyske forbundsministerium for økonomiske anliggender og klimabeskyttelse (BMWK) , undersøger forskerne potentielle materialer til absorberlaget og de forreste og bageste elektroder, som er meget gennemsigtige for synligt lys.
Organiske solceller har mange fordele. De kan fremstilles uden brug af tungmetaller og andre kritiske elementer, er lette, mekanisk fleksible, lette at integrere og er homogene i udseende, selv når de er semi-transparente. Ved at vælge organiske halvledere, der kun absorberer infrarødt lys, kan der udvikles transparente solceller til applikationer som vinduer og transparente beskyttelsesdæksler til afgrøder. På denne måde kan produkter, der giver vejr- og overophedningsbeskyttelse, kombineres med nyttig strømproduktion. Før sådanne produkter når klar til markedet, skal der dog stadig tages nogle vigtige udviklingstrin.
