In der Halbleitertechnik ist es schon lange üblich, anorganischen Materialien fremde Atome beizumischen, um deren Eigenschaften zu verändern. So werden beispielsweise Silizium-Solarzellen mit Bor- oder Phosphor-Atomen versehen. Die Dresdner Wissenschaftler haben diese Methode mit dem Einsatz organischer Moleküle revolutioniert. Durch das Einbringen bestimmter Moleküle werden die Eigenschaften der Trägermaterialien verbessert, zum Beispiel ihre elektrische Leitfähigkeit. Außerdem sind organische Solarzellen oder LEDs sehr leicht, flexibel und kostengünstig herzustellen. Das macht sie auch für den Einsatz im industriellen Maßstab interessant. Organische Leuchtdisplays mit molekularer Beimischung werden bereits kommerziell hergestellt. Chemiker und Physiker der Technischen Universität Dresden sowie Unternehmenspartner wie die Heliatek GmbH und die Novaled GmbH aus Dresden arbeiten gemeinsam an der Verbesserung der Verfahren und an der Entwicklung einer Serienproduktion für organische Solarzellen. Dafür wurden bereits verschiedene Materialien getestet.

Bessere Materialien – höhere Effizienz

Die Novaled GmbH hat dabei ein durch optimierte Synthese hergestelltes, gut geeignetes Material gefunden, das eine besonders hohe thermische Stabilität aufweist. Eine Eigenschaft, die gerade für Sonnenkollektoren interessant ist.

Bei der Heliatek GmbH sind Versuchsreihen zur besseren Aufnahme des Sonnenlichtes und zur Verlängerung der Lebensdauer organischer Solarzellen gelaufen. Wird mehr Licht aufgenommen, arbeitet die Zelle auch effizienter, das heißt, sie produziert mehr Energie. Genau das ist das Ziel der Wissenschaftler und Unternehmer.

Dass auch eine Strukturierung bestimmter Schichten organischer Solarzellen durch Laser die Effizienz erhöht, haben ebenfalls Versuche gezeigt. Trotz der Bearbeitung mit dem Laser leidet die Lebensdauer nicht, so das Fazit.

Schneller Transport – mehr Energie

Um mit einer organischen Solarzelle Energie gewinnen zu können, werden die durch das Sonnenlicht angeregten Ladungen mit Hilfe bestimmter Moleküle getrennt und so schnell wie möglich zur Elektrode transportiert. Damit keine Energie verloren geht, suchen Chemiker des Instituts für Angewandte Photophysik (IAPP) der TU Dresden nach besonders geeigneten Elektronentransportmaterialien. Um die Ladungsträgermobilität genau messen zu können, haben sie ein neues Verfahren entwickelt. Bei ersten Versuchen fanden sie bereits ein Material, das die Beweglichkeit der Ladungsträger um zwei Zehnerpotenzen erhöht.

Länger leben – Kosten sparen

Die vom Dresdner Team entwickelten Solarzellen und organischen LEDs (OLEDs) sollen jedoch nicht nur effizient sein, sondern auch lange haltbar. Deshalb testen die Wissenschaftler die Lebensdauer der Materialien. Der Unternehmenspartner sim4tec GmbH hat dafür eine neue Generation des sogenannten Organic Material Analyzers entwickelt, der für das InnoProfile-Projekt genutzt werden soll.

Geplant ist außerdem, den Alterungsprozess einer kompletten organischen Leuchtdiode am Computer zu simulieren. Die Ergebnisse können dann mit real gemessenen Daten verglichen werden. Bisher gibt es keine Modelle zur Untersuchung der Lebenszeit von OLEDs. Deshalb arbeiten die Wissenschaftler nun mit Hochdruck daran, entsprechende Modelle zu erstellen. So könnten sie erstmals voraussagen, wie lange eine organische Leuchtdiode leben wird.

Weitere Informationen zur InnoProfile-Initiative Organische p-i-n Bauelemente finden Sie hier.