Organische Solarzellen stehen kurz vor dem Durchbruch

Wenn Carl Leo auf die Häuserzeilen blickt, denkt er als erstes an das Potenzial. „Man muss auf fast jedem Dach Solaranlagen haben“, sagt er. Aber der Physikprofessor der Technischen Universität Dresden weiß auch, wie schwer das ist.

Das Dach hat eine Kurve oder einen Winkel, und die Fenster können nicht verdeckt werden. „Das macht eine Menge wertvollen Raum unbrauchbar“, erklärt Leo, einer der führenden Wissenschaftler in der Solarzellentechnologie.

Die Vorschriften für die Installation von Solaranlagen auf neuen Gebäuden werden jetzt in allen Bundesländern in unterschiedlichem Maße verschärft, da das Land bis 2035 auf Ökostrom umstellen will. Das deutsche „Erneuerbare-Energien-Gesetz“ sieht vor, dass die kumulierte installierte Photovoltaik-Leistung in Deutschland im Jahr 2030 215 Gigawatt erreichen soll. Laut dem PV-Strategieplan des Bundeswirtschaftsministeriums muss daher die neue PV-Kapazität von 7 Gigawatt im Jahr 2022 auf 22 Gigawatt pro Jahr verdreifacht werden.

Um diese Ziele zu erreichen, wird mehr Platz benötigt. Wissenschaftler haben eine neue Art von Solarzellen entwickelt, die dieses Problem zu lösen verspricht: organische Solarzellen. Dünne, biegsame organische Solarzellen werden nicht aus Silizium, sondern aus Kohlenwasserstoffen hergestellt. Die Möglichkeiten sind endlos.

Die statischen Eigenschaften von gewölbten Dächern, Karosserien und Flugzeugflügeln eignen sich noch nicht für die Installation herkömmlicher Siliziumkomponenten. Die neuen flexiblen Solarzellen können nicht nur an diesen Orten eingesetzt werden, sondern sogar auf Glasfassaden und Fenstern, da sie nur einen Teil des sichtbaren Lichts absorbieren.

Die niedrige Umwandlungsrate ist der Hauptgrund dafür, dass organische Solarzellen mit ihren vielen Vorteilen noch nicht weit verbreitet sind. Herkömmliche Siliziummodule können 20 % der Sonnenenergie in Strom umwandeln, während organische Solarzellen eine Umwandlungsrate von nur 9 % haben.

Die Region kann Solarzellen zu geringeren Kosten herstellen und verfügt außerdem über große Mengen an seltenen Erden, die für die Herstellung herkömmlicher Solarzellen benötigt werden. Organische Solarzellen kommen ohne diese Rohstoffe aus. Es wird erwartet, dass diese neue Art der Energiegewinnung einen Teil der Solarindustrie zurück nach Deutschland bringt.

„Um wettbewerbsfähig zu sein, müssen wir entweder niedrigere Produktionskosten haben oder Patente und Technologien besitzen“, sagt Leow. Organische Batterien könnten die Antwort sein. „Wir haben das Wissen und die grundlegenden Patente für Materialien, Komponenten und Herstellungstechnologie“, fügt er hinzu.

Leau forderte mehr Forschungsmittel, um die Entwicklung in Deutschland auf diesem Gebiet zu beschleunigen. „Wir könnten viel mehr tun, wenn Forschungsprojekte besser unterstützt würden“, sagt er.

Leo arbeitet seit den 1990er Jahren an der Technischen Universität Dresden an organischen Solarzellen. Neben ihm forschen rund 30 Unternehmen und Dutzende von Forschungseinrichtungen aus aller Welt daran. Im Jahr 2006 gründete der Physiker mit fünf weiteren Wissenschaftlern der TU Dresden und der Universität Ulm die Firma Heliatek. Seit 2019 produziert das Unternehmen organische Solarzellen in Serie und ist Weltmarktführer in diesem Bereich.

Zu den Kunden des Unternehmens zählen der deutsche Energiekonzern E.ON Energy, der südkoreanische Technologieriese Samsung sowie Unternehmen aus Frankreich, Spanien, Großbritannien, Singapur und Japan. Guido Van Tatvek, Direktor von Helia Technologies, sagt, dass die Nachfrage aus Südostasien besonders stark wächst