Organische Solarzellen - moderne Technik für die Zukunft?

Solarenergie ist eine sehr wichtige erneuerbare Energie, die immer mehr an Bedeutung zunimmt, besonders im Bereich der Erzeugung von Strom. Bisher werden dafür kristalline Photovoltaik-Zellen aus Silizium eingesetzt. Jetzt gibt es aber eine neue Technik, organische Solarzellen, auch bekannt als OVP. Diese sind vom Aufbau her gleich mit den herkömmlichen Solarzellen, aber sie bestehen aus einem anderem Material. Beide Varianten haben Vor- und Nachteile.

Die Themen im Überblick:

Organische Solarzellen - eine kostengünstige Variante

„Organisch“ deutet in diesem Zusammenhang auf den chemischen Hintergrund hin, da es sich hierbei um eine Kohlenstoffverbindung handelt. Verglichen mit den herkömmlichen Solarzellen sind organische Solarzellen günstiger in der Herstellung. Sie benötigen nicht nur weniger Material, es ist auch möglich, bei der Produktion viel effizientere Technologien anzuwenden. Auch beim Einsatz von OPV ergeben sich Vorteile, denn organische Solarzellen sind nicht nur mit einer hohen mechanischen Flexibilität ausgestattet, sondern weisen auch nur ein sehr geringes Gewicht auf.

Herstellung organischer Halbleiter - es gibt viele Möglichkeiten

Zu den Nachteilen der organischen Solarzellen zählt, dass es sehr viele Möglichkeiten gibt, um solche organische Halbleiter herstellen zu können. Die wohl größte Herausforderung besteht darin, für die Herstellung die passenden und besten Materialien zu finden. Dieser Vorgang ist sehr komplex, denn die Effizienz wird durch unterschiedliche Eigenschaften des Materials bestimmt, die zudem sehr gegensätzlich sein können. Beispielsweise ist die Aufgabe, so viel ultraviolettes Licht wie möglich zu absorbieren, denn genau dieses ist sehr energiereich. Aber es ist eben dieses Licht, das dazu führt, dass das Material schneller zersetzt wird. Somit muss unbedingt ein Kompromiss gefunden werden.

Der Wirkungsgrad organischer Photovoltaik

Es ist unmöglich, den genauen Wirkungsgrad einer Solarzelle, also die Energieeffizienz, bereits vor der Konstruktion ganz genau vorherzusagen. Daher wird in der Forschung für die Photovoltaik sehr viel entwickelt, wobei einiges auch wieder verworfen werden muss. Während herkömmliche Solarmodule einen Wirkungsgrad von rund 20 Prozent erreichen können, liegen organische Solarzellen zurzeit lediglich bei etwa zehn Prozent, sehr oft kommen sie nicht über sieben oder acht Prozent hinaus. Leider ist es aber auch so, dass herkömmliche Solar Module durch physikalische Gründe in ihrer Weiterentwicklung sehr eingeschränkt sind. Bei den organischen Modulen gibt es solch eine Obergrenze nicht, denn sie werden als Tandem-Solarzellen hergestellt. Dabei liegen mehrere Halbleiter-Schichten übereinander, so sind sie in der Lage, unterschiedliche Lichtspektrum-Teile zu absorbieren. Dadurch wird nicht nur die Herstellung stark vereinfacht, gleichzeitig vergrößert sich damit auch ihr Einsatzbereich für die Erzeugung von Energie.

Organische Solarzellen - stellen sie die Zukunft dar?

Zurzeit stehen die Zeichen gut dafür, dass sich organische Solarzellen langfristig gesehen wohl durchsetzen werden. Kurzfristig und mittelfristig dagegen wird wohl eher eine parallele Nutzung von herkömmlichen Silizium-Solar-Modulen und organischer Photovoltaik (OPV) infrage kommen. Verschiedene Einsatzgebiete sind dabei möglich. Organische Solarzellen bestehen aus dünnen Folien, dadurch ergeben sich sehr vielseitige Möglichkeiten, denn das Material ist flexibel einsetzbar. Wird beispielsweise Kleidung damit beschichtet ist es möglich, unterwegs ganz einfach das Smartphone aufzuladen. Wenn es um Freiflächenanlagen geht, werden zurzeit noch die kristallinen Solarzellen bevorzugt. Sie haben nicht nur eine höhere Lebensdauer, sondern nutzen zudem auch aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades die vorhandene Fläche sehr viel besser aus. Aber die Forschung und die Entwicklung schläft nicht, daher ist davon auszugehen, dass die organischen Solarzellen hier bald ebenfalls oft zu finden sein werden.