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MARKTBERICHT | PRINTED ELECTRONICS
CTO von Heliatek. „Die Technologie ist
bei der Produktion von OLEDs bereits
weit verbreitet. Deswegen konnten wir auf
bewährte Produktionslinien und zuverlässige
Prozesse zurückgreifen und zügig
neue Produktionskapazitäten aufbauen.“
Doch das Dresdner Unternehmen
übernahm nicht nur eine bewährte Technologie
und übertrug sie auf einen neuen
Markt, die eigentliche Innovation liegt in
der Kombination von Vakuumabscheidung
einerseits und R2R-Verfahren andererseits.
Erste Erfahrungen mit diesem neuen
Verfahren wurden im Fraunhofer IPMS
Dresden im Rahmen des so genannten
R2Flex-Projekts gesammelt. Darüber
hinaus setzt Heliatek das bei anorganischen
Dünnschicht-Photovoltaikzellen
verwendete Laserstrukturierungsverfahren
auch für die organischen Solarzellen ein.
Vertrauen in bewährte
OLED-Technologie
„Sehen wir uns die OLEDs heute an,
ist eine Entwicklung erkennbar, die auch
in der Solar-Industrie möglich ist. In den
letzten 20 Jahren wurden Druckverfahren
und Vakuumabscheidung auf ihre
Funktionalität bei der Produktion von
OLEDs auf Herz und Nieren getestet“,
erklärt Dr. Pfeiffer. „Angesichts der dabei
gemachten Erfahrungen hat sich die
Vakuumabscheidung von kleinen Molekülen
heute überall durchgesetzt. So basieren
alle handelsüblichen OLED-Displays auf
dieser Technologie. Die Hersteller von
OLEDs für Beleuchtungsanwendungen
begannen mit dem Druck von Polymeren,
da sie dachten, das sei in der Massenproduktion
viel billiger. Aber die führenden
Unternehmen haben sich letztendlich doch
zur Verwendung der kleinen Moleküle
entschlossen und bereits die ersten
Produkte auf den Markt gebracht.“
Doch ungeachtet der positiven Erfahrungen
der OLED-Industrie konzentrierten
sich die Hersteller organischer Solarzellen
bisher jedoch beinahe ausschließlich
auf den Polymerdruck. Auch die meisten
Institute forschten hauptsächlich in diese
Richtung. „Ich denke, diese Konzentration
auf die Polymersolarzellen wurde von
der Hoffnung genährt, dass mit der
wirklich günstigen R2R-Druckproduktion
Arbeitsgeschwindigkeiten von bis zu
100 m/min erreicht werden könnten“,
betont der Heliatek-Experte. „Aber wenn
wir uns die Kostenstruktur der PV-Module
einmal genauer ansehen, wird deutlich,
dass die Produktionskosten schon bei
Geschwindigkeiten von 1 bis 2 m/min
beinahe vollständig von den Materialkosten
bestimmt werden. Solche Geschwindigkeiten
lassen sich auch mit dem
Vakuumabscheidungsverfahren erreichen.“
Beeindruckende Rekordserie
Die innovative Fertigungsidee hat
dem sächsischen Unternehmen bereits
beeindruckende Erfolge beschert. Erst im
April 2012 machte Heliatek durch einen
bemerkenswerten Weltrekord von sich
reden: Ein unabhängiges Prüfverfahren
bestätigte einer 1,1 cm² großen, im
Abscheidungsverfahren hergestellten
Tandemsolarzelle eine Zelleffizienz von
10,7 %. Dies ist bereits der vierte Weltrekord
in Folge, den Heliatek im Bereich der
Effizienz organischer Photovoltaiktechnik
aufstellt hat. Die letzte Bestmarke hatte
das Unternehmen erst sechs Monate zuvor
mit einer Zelleffizienz von 9,8% erzielt.
Experten halten mittlerweile einen
Effizienzgrad von bis zu 20 % für
theoretisch möglich. Doch das ist heute
noch Zukunftsmusik: Die Spezialisten
von Heliatek peilen zunächst einmal die
15 %-Marke an. „Dieser Effizienzgrad ist
aus unserer Sicht realistisch. Wir haben
auch schon ziemlich genau vor Augen,
wie wir diesen Wert erreichen können“,
ist sich Dr. Pfeiffer sicher. „Ich werde
mich nicht an wilden Spekulationen über
künftig Machbares beteiligen, aber ich bin
ganz sicher, dass eine Effizienz zwischen
12 % und 15 % in Kombination mit einer
ausgezeichneten Leistung bei schlechten
Licht- und Temperaturverhältnissen eine
perfekte Marktsituation für organische
Photovoltaikzellen bereiten wird.“
Was die Effizienz einer
Solarzelle ausmacht
Die Leistungsfähigkeit einer Solarzelle
hängt im wesentlichen von drei Faktoren
ab: dem Kurzschluss-Photostrom (Isc), der
Leerlauf-Photospannung (Voc) und dem
Füllfaktor (FF). Der Füllfaktor, der durch die
Reinheit des verwendeten Materials und
die Ladungsträgerbeweglichkeit definiert
wird, hat mit 68 % mittlerweile einen Grad
erreicht, der vor wenigen Jahren noch nicht
für möglich gehalten wurde. In punkto
Photospannung sind sich die Experten von
Sichtprüfung einer flexiblen Solarfolie
Heliatek sicher, die Energieniveau-Lage
der Absorbermoleküle bei gegebener
Bandbreite weitgehend optimiert zu haben.
„Beim Photostrom sehen wir das größte
Optimierungspotenzial. Momentan lassen
unsere besten Absorber blaues Licht mit
Wellenlängen von rund 450 nm und Licht
im Nah-Infrarotbereich mit Wellenlängen
über 750 nm nahezu vollständig ungenutzt“,
führt Dr. Pfeiffer weiter aus. „Das
wollen wir durch neue Materialien mit komplementären
Absorptionsspektren ändern.
Diese können dann in einer Tandemsolarzelle
kombiniert werden. Aber die gute
Nachricht ist, dass wir – auch wenn unsere
Absorber derzeit noch auf den grünen und
roten Spektralbereich beschränkt sind – in
der Lage sind, die 10 %-Schwelle zu überschreiten.
Und damit sind wir mit unseren
Möglichkeiten noch lange nicht am Ende.“
Großinvestitionen geplant
Heliatek sieht sich nun für die breite
Markteinführung der organischen
PV-Produkte bestens gerüstet. Im März
weihte das Unternehmen seine erste
Produktionsanlage zur Herstellung
flexibler organischer Solarfolien in
Dresden ein. Die Produktionslinie wurde
in weniger als sechs Monaten errichtet,
14 Mio. Euro investiert. Der kommerzielle
Produktionsstart der organischen Solarfolie
„Energy-2-Go“ ist noch für den Herbst
2012 geplant. Vorrangiger Zielmarkt sind
gebäudeintegrierte Photovoltaikanlagen
(BIPV-Anlagen). Für den weiteren Ausbau
der Geschäftstätigkeit plant Heliatek
in nächster Zukunft die Investition von
weiteren 60 Mio. Euro, die vor allem durch
Fremdinvestoren, die von der Zukunft
der Dresdner Technologie überzeugt
sind, getragen werden sollen.
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Juni / Juli 12 | COATING & CONVERTING | C2 Deutschland