FLOXPOP
Erforschung flüssig prozessierter Oxidschichten für die Produktion organischer Photovoltaik
Wissenschaftliche Vorprojekte – Erkenne die Anfänge: Wer frühzeitig innovative Ideen testet, ist später ganz vorn dabei!
Grundlage technologischer Innovationen sind der Entdecker- und Erfindergeist des Menschen. Die naturwissenschaftliche Grundlagenforschung erschließt der menschlichen Erkenntnis permanent vormals unbekannte und unverstandene Wirkungsweisen der Natur. Viele dieser naturwissenschaftlichen Erkenntnisse lassen sich für technische Zwecke nutzen. Mit der Förderinitiative „Wissenschaftlichen Vorprojekte (WiVoPro)“ innerhalb des Förderprogramms Optische Technologien verfolgt das Bundesministerium für Bildung und Forschung das Ziel, diejenigen neuen Erkenntnisse aufzugreifen, die mittelfristig eine Verwertbarkeit für neue Technologien versprechen. Beispiele hierfür sind die Quantenoptik oder photonische Metamaterialien, die gerade beginnen, der reinen Grundlagenforschung zu entwachsen und Potenziale für konkrete Anwendungen aufzeigen. Neue Ergebnisse der Grundlagenforschung sind hinsichtlich ihres späteren Marktpotenzials oft kaum zu beurteilen. Es besteht somit die Notwendigkeit, durch wissenschaftlich-technische Vorarbeiten eine Grundlage zu schaffen, die eine Bewertung ermöglicht, welches Potenzial in der neuen Erfindung bzw. der neuen wissenschaftlichen Erkenntnis tatsächlich steckt. Oft muss dabei schnell reagiert werden, denn je früher den interessierten Unternehmen die Bedeutung des neuen Themas plausibel gemacht werden kann, desto eher werden diese in das neue Thema investieren und versuchen ihre Marktchancen zu nutzen. Wissenschaftliche Vorprojekte leisten somit einen wichtigen Beitrag zu einem schnellen Transfer neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse in innovative Produkte.
Flüssig prozessierte Metalloxide – Eine Schlüsselkomponente organischer Solarzellen
Die Debatte um die zukünftige Energieversorgung unserer Gesellschaft ist in vollem Gange. Regenerative Energiequellen werden dabei langfristig die zentrale Rolle spielen. Wenn es gelingt, nur einen geringen Bruchteil der immensen Energiemenge zu nutzen, die täglich von der Sonne auf die Erde eingestrahlt wird, kann ein Großteil des weltweiten Energiebedarfes gedeckt werden. Die Photovoltaik ist eine Schlüsseltechnologie auf dem Weg zu diesem Ziel. Neben der etablierten Photovoltaik auf Basis von Silizium werden zur Zeit neue Konzepte für Solarzellen auf Basis organischer Materialien erforscht. Einfache Herstellungsverfahren mit großflächigen Druckprozessen auf Foliensubstraten stellen kostengünstige und flexible Solarzellen in Aussicht. Ein besonderes Alleinstellungsmerkmal organischer Photovoltaik ist die Möglichkeit, diese teildurchsichtig (semi-transparent) zu gestalten. Semi-transparente Solarzellen sind für eine Vielzahl von Anwendungen besonders attraktiv, z.B. in und an Gebäuden oder bei Fensterelementen von Verkehrsmitteln. Damit werden Anwendungsfelder erschlossen, welche für etablierte Photovoltaik nicht oder nur eingeschränkt zugänglich sind. Für diese neuartige Funktionalität wird zukünftig ein großes Marktpotenzial gesehen.
Funktionelle Metalloxidschichten kostengünstig herstellen
In organischen Solarzellen spielen neben den organischen Materialien selbst vor allem auch Metalloxide eine wichtige Rolle. Sie sorgen dafür, dass das Sonnenlicht besser in die Solarzelle hineinkommt und sie leiten den elektrischen Strom besser aus der Solarzelle heraus. Die Tatsache, dass diese Metalloxide weitgehend noch in (teuren) Vakuumprozessen abgeschieden werden, verhindert gegenwärtig ihren sinnvollen Einsatz in kostengünstigeren Druckverfahren. Zur Lösung dieser Problematik soll das Förderprojekt FLOXPOP einen wesentlichen Beitrag leisten. Das konkrete Ziel des Vorhabens ist es, die Herstellung von Metalloxidschichten mit oben beschriebener Funktion aus gelösten metallorganischen Verbindungen zu erforschen. Dies würde zudem niedrige Prozesstemperaturen ermöglichen. Im Erfolgsfall sind auf Basis dieser Arbeiten erstmals sogar semitransparente organische Solarzellen vorstellbar, die komplett mit Hilfe von Flüssigkeiten Hergestellt (z.B. gedruckt) werden können und dadurch sehr kostengünstig sind. Für alle in diesem Projekt aus der Flüssigphase prozessierten Oxidschichten soll über ihre elektrische Funktionalität hinaus erforscht werden, inwieweit diese gleichzeitig einen Schutz der organischen Solarzellen gegen Sauerstoff und Feuchte darstellen und somit eventuell eine teure und aufwändige Verkapselung ersetzen können.
