Organische Solarzellen haben zwei entscheidende Probleme: Sie erreichen bisher nur geringe Wirkungsgrade und sie haben eine relativ kurze Lebensdauer. Die Forschung konzentriert sich auf die Verbesserung der Effizienz. Doch innerhalb der Branche ist man sich uneins, ob das der Weg ist, den herkömmlichen Photovoltaikprodukten Konkurrenz zu machen.
Schnell effizienter werden
Der durchschnittliche Wirkungsgrad von organischen Solarzellen liegt derzeit zwischen fünf und sieben Prozent. Die Forscher vom National Research Council of Canada in Ottawa können mit einer Zelle mit einem Wirkungsgrad von 8,1 Prozent aufwarten. Mit unterschiedlichen Kombinationen der einzelnen Schichten versuchen sie, die Effizienz der Zellen noch weiter zu steigern. Gleichzeitig müssen aber die Zellen auch den Umweltbedingungen standhalten. „Sie sind unter anderem empfindlicher gegen Sauerstoff und Feuchtigkeit, Korrosion und die Diffusion von Metallatomen in die photoaktiven Schichten als andere Solarzellen“, sagt Gianmarco Griffini, Forscher an der University of California in Berkley. „Außerdem ist die Nanomorphologie der Schichten noch sehr instabil.“ Schließlich muss es auch möglich sein, sie in großen Mengen herzustellen. Nur dann können sie ihren Vorteil am Markt ausspielen: sie haben das Potenzial, sehr billig zu sein.
An diesem Punkt setzen die Kritiker der Effizienzjäger ein. Sie kommen vor allem aus der Industrie. Die Unternehmen betreiben zwar eigene Forschung. Die hat aber mehr mit der praktischen Verwertbarkeit der Forschungsergebnisse in Blick. „Wir gehen bei der Steigerung des Wirkungsgrades langsamer vor“, erklärt Franck Meyer von Merck Chemicals. „Wir müssen vor allem den Kostenfaktor beachten.“ Merck will bis zum Jahresende die sieben Prozentmarke knacken. Bisher liegen ihre Zellen bei einem Wirkungsgrad von fünf bis sechs Prozent. Erst bis zum Jahr 2014 will Merck die zehn Prozent erreichen. „Das ist sehr viel langsamer als von den Forschern vorgesehen“, sagt Meyer. „Aber wir wollen eben nicht Materialien für die Universitäten, sondern für die Kunden herstellen. Die Universitäten erreichen zwar höhere Wirkungsgrade, aber unsere Zellen sind dafür einfacher zu produzieren.“
Die Produktion im Blick
Auch bei Konarka Technologies mit Hauptsitz in Lowell, Massachusetts, liegt der Fokus weniger auf dem Wirkungsgrad, sondern mehr auf der Produktion und der Anwendbarkeit der Materialien. Der Vorteil der organischen Solarzellen ist ihr gutes Verhalten unter schlechten Einstrahlungsverhältnissen. Das macht sich Konarka zu Nutze, um nicht allein auf den Wirkungsgrad schielen zu müssen. „In der Summe liefern die organischen Solarzellen über den gesamten Tag gerechnet zwischen 20 und 55 Prozent mehr Energie als nichtorganische Zellen“, sagt James Buntain, Forschungsleiter bei Konarka.
Bisher liegt die Effizienz der Zellen von Konarka bei 8,29 Prozent. Aber ihre guten Eigenschaften – sie sind leicht, flexibel, dünn, semitransparent, in verschiedenen Größen druck- und in verschiedenen Farben lieferbar – machen sie zur geeigneten Zelle für die Gebäudeintegration. „Die Zellen sind dafür sehr attraktiv, die Architekten mögen sie wegen ihrer Möglichkeiten“, erklärt James Buntaine. Genau dieses Feld hat Konarka jetzt im Blick. Denn damit kann man schnell und preiswert sehr große Flächen belegen. Zwar ist die benötigte Fläche bei gleicher installierter Leistung größer als bei nichtorganischen Zellen. Bei der Möglichkeit, wegen des hervorragenden Schwachlichtverhaltens auch ungünstige Flächen zu belegen, sei das nur ein nachrangiges Problem. Außerdem ist der Preis entscheidend. Und da können die organischen Zellen ihre Konkurrenten abhängen. „Schließlich werden wir in Zukunft beim Preis über Dollar pro Quadratmeter reden und nicht mehr wie bisher über Dollar pro Watt“, sagt Alexander Valenzuela, Vizepräsident für Business Development von Konarka in Europa. (Sven Ullrich)
