15/03/2016 - Neue Techniken für die Herstellung von Photovoltaikzellen und LED-Beleuchtungsfolien

Menéame

Ein europäisches Projekt mit der Bezeichnung TREASORES hat sich an der Entwicklung neuer und innovativer Techniken zur Senkung der Herstellungskosten für LED-Beleuchtung, Photovoltaikzellen und andere organische Elektronik-Geräte gearbeitet.

Ihr wichtigster Beitrag in dieser Hinsicht war die Entwicklung und Erweiterung von Herstellungsprozessen für neue Barrierematerialien und transparente Elektroden, die in fortgeschrittener flexibler Optoelektronik verwendet werden.

Transparente Elektroden zur Kostensenkung und Effizienzsteigerung

Drei Elektroden auf flexiblen Substraten, die feines Silber, Metallfasern oder Kohlenstoffnanoröhren verwenden, könnten in diesem Jahr beginnen oder sich bereits auf kommerzieller Ebene entwickeln. Die Prüfungen mit neuen Elektroden wurden mit verschiedenen Arten optoelektronischer Geräte durchgeführt, die zu diesem Zweck Rollen von 100 Metern Länge verwendeten. Diese Art der Rollenbearbeitung (R2R) ist ähnlich wie in Zeitungsdruckmaschinen. Neue Elektroden, die mit dieser Methode hergestellt werden, haben sich als nützlich in Photovoltaikzellen und komplexen Lichtquellen erwiesen.

Die vorgeschlagenen Verarbeitungsmethoden könnten in Zukunft zu einer billigeren Nutzung von Photovoltaikzellen und Lichtquellen führen und so den Verbrauchern Vorteile bringen, die Entwicklung umweltfreundlicherer Beleuchtungstechnologien erleichtern und zu den ehrgeizigen Zielen der EU im Bereich des Klimawandels beitragen.

Die vom Projekt entwickelten Elektroden weisen ein technisches Niveau auf, das dem entspricht, das heute in der Beleuchtungsindustrie aus Indianeroxid verwendet wird, aber billiger zu produzieren ist und dafür nicht benötigt wird. Diese Tatsache wirkt sich nicht auf ihre Wirksamkeit aus; neue Elektroden sind in der Lage, eine stabile Lichtquelle in einem breiten Bereich zu liefern und Effizienzgewinne von 25 Lumen pro Watt zu erzielen, die mit der Zahl vergleichbar sind, die mit der Methode von Blatt zu Blatt für die Herstellung ähnlicher Geräte erreicht werden kann.

Das Konsortium entwickelte außerdem neue Techniken, um sicherzustellen, dass neue Elektroden auch dann funktionieren, wenn sie sich wiederholt biegen, ein Test, der zu einem Standard in der Branche werden könnte.

Neue transparente Barrierefilme

Das Projekt führte zu einem weiteren Ergebnis von großem Interesse in Bezug auf die Prüfung, Entwicklung und Erweiterung der Skala neuer Herstellungsmethoden zur Herstellung transparenter Barriereplatten. So schufen sie hochleistungsfähige und kostengünstige Barrieretafeln, an deren technischer und kommerzieller Entwicklung nun Flexible Kreuzlingen, ein Schweizer Konsortium, das Mitglied des Projekts ist, arbeitet.

Diese Barrieren dienen der Verlängerung der Lebensdauer und der Effizienz der geschaffenen Geräte, und das Projekt erkannte, wie wichtig es ist, die wirtschaftliche und ökologische Lebensfähigkeit von Photovoltaikzellen zu gewährleisten.

Insgesamt wurde durch die Integration der Elektroden- und Barriereproduktion anstelle von zwei verschiedenen Kunststoff-Substraten nachgewiesen, dass die Herstellungskosten für diese Geräte erheblich gesenkt und dünnere und flexiblere Entwürfe geschaffen werden können.

Herausforderungen und nächste Schritte

Trotz seiner enormen Erfolge musste das Projektteam jedoch die Herausforderung lösen, die sich aus der Produktion extrem flacher, sauberer und glatter Barriereplatten und Elektroden ergibt. Optoelektronische Geräte haben aktive Schichten von mehreren hundert Nanometern, was bedeutet, dass selbst winzigere Staubpartikel oder leichte Oberflächenunregelmäßigkeiten die Leistung des Geräts beeinflussen, die Lebensdauer des Geräts verringern oder weniger effektive oder homogene Beleuchtung bieten.

Die Partner von TREASORES setzten ihre Bemühungen um die Lösung dieser Probleme, die Vorbereitung von Technologiepatenten und die Fortschritte bei der Vermarktung ihrer innovativen Geräte nach Abschluss des Projekts im Oktober 2015 fort. Das Projekt erhielt EU-Mittel in Höhe von mehr als 9 Mio. EUR.

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Informationsdienst der Gemeinschaft für Forschung und Entwicklung

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