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Organische Photovoltaik - Kunststoffe für Strom aus Licht

Strom aus Kunststoff-Solarzellen ist Ziel der neuen Forschungsinitiative von BMBF und Industrie. Dabei sollen Solarzellen entwickelt werden, die billiger, vielseitiger, großflächiger und leichter sind als die herkömmlichen anorganischen Bauelemente auf Siliziumbasis.

Flexible Solarzellen-Folie
Seit Erfindung des ersten vollsynthetischen Kunststoffes Bakelit vor 100 Jahren, den Leo Baekeland 1907 entwickelte, hat sich der Einsatz von Kunststoffen außerordentlich stark entwickelt und verändert. Im Vergleich mit anderen Werkstoffen sind Kunststoffe heute leichter, flexibler und zäher und damit anderen Werkstoffen in vielen Bereichen überlegen. Der Einsatz von Kunststoffen spart heute insgesamt mehr Energie als bei der Produktion verbraucht wird, seit 1976 wird in Deutschland mehr Kunststoff produziert als Roheisen.

Aus der Forschung werden derzeit Kunststoffe mit neuen Eigenschaften zur Produktionsreife gebracht: Die Entdeckung elektrisch leitender Polymere führte zu Kunststoffen, die Strom leiten. Mittlerweile sind auch halbleitende Materialklassen bekannt, die das für die Mikroelektronik essenzielle Silizium teilweise ersetzen können. Mit der organischen Elektronik entsteht derzeit ein neues Technologiefeld, in dem elektronische Bauteile wie Transistoren und Dioden aus Kunststoffen hergestellt werden.

Diese Entwicklung geht noch weiter, denn einerseits wird bei der Anregung von Atomen durch elektrischen Strom Licht erzeugt, andererseits kann das auf ein Atom treffende Licht zur Stromerzeugung genutzt werden. Ein Ausnutzen dieser physikalischen Grundprinzipien in der organischen Elektronik schafft eine neue Verbindung zwischen den Optischen Technologien und Kunststoffen aus organischen Materialien.

• "Plastiklicht": Organische Leuchtquellen
  Handys, MP3-Player, Rasierer und erste Fernseher mit Displays aus organischen Leuchtdioden (OLED-Displays) sind erste Beispiele für Bauteile aus organischen Materialien zur Lichterzeugung. Das nächste Forschungsziel sind großflächige, effiziente, flexible, leichte und kostengünstige Lichtquellen - für den "Tapetenfernseher" genauso wie für tapezierbares Licht. Das BMBF startete 2006 mit der Industrie dazu eine umfassende Forschungsinitiative.
  
• "Plastikstrom": Organische Photovoltaik
  Strom aus Kunststoff-Solarzellen ist Ziel der neuen Forschungsinitiative, mit der Solarzellen entwickelt werden sollen, die durch die neuen organischen Materialien billiger sind als die herkömmlichen anorganischen Bauelemente auf Siliziumbasis. Durch die Möglichkeit auch flexible Substrate direkt mit Kunststoff-Solarzellen zu bedrucken wird die Photovoltaik vielseitiger, großflächiger und leichter werden als bisher. Ein weiteres Ziel ist es, durch geeignete Wahl der Materialien die Entsorgung und das Recycling der Bauelemente direkt über den Hausmüll zu ermöglichen.

Initiative organische Photovoltaik

Bundesministerin Dr. Annette Schavan und die Vorstände von BASF, Bosch, Merck und Schott haben am 27. Juni 2007 in Frankfurt eine gemeinsame Technologieinitiative für Organische Photovoltaik gestartet, für die sie in den kommenden Jahren 360 Mio. € bereitstellen wollen. 60 Mio € davon steuert das BMBF bei.

Die Vorteile von organischen Photovoltaik-Materialien eröffnen die Chance zu enormen Kostenersparnissen beim Herstellungsprozess und zu völlig neuen Produktvisionen:

• durchsichtige Photovoltaik, die auf Fenster oder Gehäuse aufgeklebt werden kann,
• Photovoltaik von der Rolle, die großflächig hergestellt und verlegt werden kann,
• integrierte Photovoltaik, bei der jedes elektronisches Gerät durch neuartige Solarzellen mit einer eigenen integrierten Stromversorgung ausgestattet werden könnte.

Mit der Initiative "Organische Photovoltaik" sollen neue oder entscheidend verbesserte Solarzellen auf der Basis von organischen Polymeren - also Kunststoffen - möglich werden. Mittelfristig werden sie mit einem Wirkungsgrad von 8-10% bei einer Lebensdauer von 2-3 Jahren zur Stromversorgung mobiler Geräte wie Handys und Laptops eingesetzt werden können. Diese Initiative soll auch dazu beitragen, langfristig den Einsatz in der stationären solaren Energieversorgung größerer Leistung zu ermöglichen.

Das Technologieszenario für derartige organische Solarzellen verspricht daher neben dem Nutzen für Konsumentinnen und Konsumenten auch einen langfristigen und tragfähigen Energiebeitrag in der Zukunft.