Forscher des Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) wollen kürzlich die Effizienz organischer Solarzellen derart optimierthaben, dass deren Wirkungsgrad dem herkömmlicher kristalliner Solarzellen in nichts nachstehen sollen.

Organische Solarzellen (OSCs) verwenden organische Materialien, die typischerweise aus kleinen Molekülen oder Polymeren bestehen, die Sonnenlicht in Elektrizität umzuwandeln. Im Gegensatz dazu nutzen kristalline Solarzellen Silizium, um Licht in Strom umzuwandeln. Der Unterschied zwischen beiden Zelltypen sind vor allem eine wesentlich höhere Flexibilität und ein viel geringeres Gesamtgewicht organischer Solarzellen gegenüber kristalliner Zellen.

Organische Solarzellen können im Tintenstrahldruck kostengünstig als flexible Rollen produziert werden. Aufgrund des geringen Gewichtes und hoher Flexibilität sind für vielfältige Anwendungen wie tragbare Geräte, gebogene Oberflächen oder Leichtbau-Dächer geeignet. Darüber hinaus können die organischen Zellen halbtransparent und in verschiedenen Farben produziert werden und sind ideal für ästhetische Gestaltung von Gebäude, da sie sehr einfach in Strukturen integriert werden können.

In ihrer Forschung verwendeten die Forscher eine kristalline Komponente namens LA1, ein kleiner Molekül-Akzeptor, der von den Forschern mit Phenylalkyl-Seitenkettemodifiziert wurde. Grundsätzlich handelt es sich dabei um eine Ansammlung von Atomen innerhalb von Molekülen, die häufig bei organischen Materialien in Photovoltaik-Anwendungen verwendet werden. LA1 wurde im vorliegenden Fall so mit der Phenylalkyl-Seitenkette modifiziert, dass sowohl die Kristallinität als auch die Ausrichtung verbessert wurde. Das führte im Ergebnis zu einer Leistungssteigerung der organischen Solarzellen.

Zusätzlich haben die Forscher die Verteilung der Komponenten optimiert, wodurch die Effizienz weiter gesteigert werden konnte. Interessant ist, dass die Kristallgröße der eingebetteten Komponenten sehr leicht verändert und so der elektrische Ladungstransport verbessert werden kann. Dadurch konnten die Forscher eine Effizienzsteigerung von über 19 Prozent erzielen.

Text: Manfred Gorgus

Quelle: Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) of the Chinese Academy of Sciences (CAS)