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Organic
Solar Cells
              1
Wie können wir
   auf nachhaltige Weise
genug erschwingliche Energie
     für die wachsende
      Weltbevölkerung
        bereitstellen ?



                               2
Erneuerbare Energien:
Das unendliche Potenzial der Sonne
  Globaler Energiebedarf 2050*                  Sonnen-Gesamtkapazität
                      28 TW                           120.000 TW

                                                       36.000 TW
                                                          davon
                               6 TW
                              fehlen              scheinen auf das Land
           10 TW
         Geothermie
                                      2 TW
                                  Wasserkraft

                                  4 TW
                                Windkraft
                    6 TW
                  Biomasse




* Prognose des Energie-Mix gemäß Potential                                3
Die Sonne
überschwemmt
uns mit Energie.
Kann man Licht
in Säcke packen ?
Ja.
Indem man es
in Strom umwandelt
und speichert !
                     4
Energie von der Sonne – mehr als genug.
Aber NOCH nicht günstig genug.
           Strahlungsleistung der Sonne auf der Erdoberfläche




           = ca. 900.000 km2 mit Solarzellen von 8 % Effizienz: 18 TW *
                                                                  * globaler Energiebedarf 2006:14 TW
   0       50    100     150     200       250   300   350 W/m2              Prognose für 2050: 28 TW

Quelle: Matthias Loster, 2006, Wikipedia                                                                5
Unsere Kompetenz:

1.
Wir erforschen
neue Farbstoffe
die mehr Licht
effizienter
absorbieren.
                    6
Neue NIR-Farbstoffe ernten mehr Strom

 Normalisierte EQE / Strahlungsleistung                           ID1216 hat
                                                                   Potenzial für
                                                                   12 %
             ID504                                                 Effizienz
             10 mA/cm²
                                                                  die neuen
                                          ID1216
                                          14 mA/cm²                Farbstoffe
                                                                   werden für
                                                                   den Einsatz
               Sonnenspektrum                                      im Bauteil
                                                                   optimiert
400             500              600         700           800
                                              Wellenlänge [nm]
                                                                                   7
Entwicklung der Rekord-Effizienzen
verschiedener Dünnschicht-Technologien
    Umwandlungseffizienz (Lab) in %




                                            Parallelentwicklung
                                            zu anorganischen
                                            Dünnfilm-
          CdTe                              Technologien
          CIGS

          a-Si                        OPV




Quelle: NREL 2010 u.a.                                            8
Unsere Kompetenz:

2.
Wir entwickeln
mit unseren Partnern
verbesserte Bauteile,
die das absorbierte Licht
effizienter in Strom
umwandeln.
                        9
Wie arbeiten
organische Solarzellen ?


       Angeregter
        Zustand     Elektronen-
                     transport

      Licht                       Spannung
      Energie

                      Löcher-
        Grund-       transport    Strom = Anzahl
                                  der umgewandelten
        zustand                   Lichtquanten



                                                      10
Unsere Kompetenz:

3.
Unsere Bauteile
können durch einfache
Beschichtungsprozesse
hergestellt werden.
                        11
Beispiel Solargate –
transparente Module in
der Architektur
                         12
Organische
Solarzellen
können einfach in
Dächer, Fassaden,
Fenster oder Autos
integriert werden.
                     13
Entwicklungsfahrplan
für die Organische Photovoltaik – OPV
           Autos,
           Dächer,
           Fassaden
           2020

           Dezentrale Versorgung
           in ländlichen Gebieten,
           Industrieanwendungen
           2015

           Unterhaltungselektronik,
           Mobile Anwendungen

           2010
Quelle Foto (Mitte unten): Deutsche Solar   14
Organische Solarmodule
sind nachhaltig , denn sie
 … spielen die zu ihrer
  Produktion benötigte
  Energie bereits nach
  wenigen Wochen ein.
 … eignen sich zur
  Massenproduktion, da die
  Ausgangsstoffe nahezu
  unbegrenzt verfügbar sind.
 … sind leicht zu entsorgen.
                           15
Unsere Herausforderungen
für die kommenden Jahre:

 Wir wollen die Lebensdauer erhöhen.
 Wir arbeiten an robusten Herstellverfahren.
 Wir verbessern die Umwandlungseffizienz.



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Organische Solarzellen

  • 2. Wie können wir auf nachhaltige Weise genug erschwingliche Energie für die wachsende Weltbevölkerung bereitstellen ? 2
  • 3. Erneuerbare Energien: Das unendliche Potenzial der Sonne Globaler Energiebedarf 2050* Sonnen-Gesamtkapazität 28 TW 120.000 TW 36.000 TW davon 6 TW fehlen scheinen auf das Land 10 TW Geothermie 2 TW Wasserkraft 4 TW Windkraft 6 TW Biomasse * Prognose des Energie-Mix gemäß Potential 3
  • 4. Die Sonne überschwemmt uns mit Energie. Kann man Licht in Säcke packen ? Ja. Indem man es in Strom umwandelt und speichert ! 4
  • 5. Energie von der Sonne – mehr als genug. Aber NOCH nicht günstig genug. Strahlungsleistung der Sonne auf der Erdoberfläche  = ca. 900.000 km2 mit Solarzellen von 8 % Effizienz: 18 TW * * globaler Energiebedarf 2006:14 TW 0 50 100 150 200 250 300 350 W/m2 Prognose für 2050: 28 TW Quelle: Matthias Loster, 2006, Wikipedia 5
  • 6. Unsere Kompetenz: 1. Wir erforschen neue Farbstoffe die mehr Licht effizienter absorbieren. 6
  • 7. Neue NIR-Farbstoffe ernten mehr Strom Normalisierte EQE / Strahlungsleistung  ID1216 hat Potenzial für 12 % ID504 Effizienz 10 mA/cm²  die neuen ID1216 14 mA/cm² Farbstoffe werden für den Einsatz Sonnenspektrum im Bauteil optimiert 400 500 600 700 800 Wellenlänge [nm] 7
  • 8. Entwicklung der Rekord-Effizienzen verschiedener Dünnschicht-Technologien Umwandlungseffizienz (Lab) in % Parallelentwicklung zu anorganischen Dünnfilm- CdTe Technologien CIGS a-Si OPV Quelle: NREL 2010 u.a. 8
  • 9. Unsere Kompetenz: 2. Wir entwickeln mit unseren Partnern verbesserte Bauteile, die das absorbierte Licht effizienter in Strom umwandeln. 9
  • 10. Wie arbeiten organische Solarzellen ? Angeregter Zustand Elektronen- transport Licht Spannung Energie Löcher- Grund- transport Strom = Anzahl der umgewandelten zustand Lichtquanten 10
  • 11. Unsere Kompetenz: 3. Unsere Bauteile können durch einfache Beschichtungsprozesse hergestellt werden. 11
  • 12. Beispiel Solargate – transparente Module in der Architektur 12
  • 13. Organische Solarzellen können einfach in Dächer, Fassaden, Fenster oder Autos integriert werden. 13
  • 14. Entwicklungsfahrplan für die Organische Photovoltaik – OPV Autos, Dächer, Fassaden 2020 Dezentrale Versorgung in ländlichen Gebieten, Industrieanwendungen 2015 Unterhaltungselektronik, Mobile Anwendungen 2010 Quelle Foto (Mitte unten): Deutsche Solar 14
  • 15. Organische Solarmodule sind nachhaltig , denn sie  … spielen die zu ihrer Produktion benötigte Energie bereits nach wenigen Wochen ein.  … eignen sich zur Massenproduktion, da die Ausgangsstoffe nahezu unbegrenzt verfügbar sind.  … sind leicht zu entsorgen. 15
  • 16. Unsere Herausforderungen für die kommenden Jahre:  Wir wollen die Lebensdauer erhöhen.  Wir arbeiten an robusten Herstellverfahren.  Wir verbessern die Umwandlungseffizienz. 16
  • 17. 17