Wissenschaftler des spanischen Forschungszentrums IK4-Ikerlan haben zusammen mit ihren Kollegen von der Universität des Baskenlandes in Leioa an der Effizienzsteigerung von organischen Solarzellen gearbeitet. Ihr Ziel war es herauszufinden, wie groß die Zellen maximal sein dürfen, damit sie bezogen auf die Fläche die größtmögliche Energieausbeute erreichen. Dazu haben sie verschiedene Zellen mit unterschiedlichen Größen und organischen Halbleitermaterialien hergestellt. „Nach der Auswertung der Resultate haben wir festgestellt, dass die Energieausbeute mit zunehmender Größe der Zellen proportional steigt. Allerdings nur bis zu einer Zellgröße von etwa sechs Quadratzentimetern“, betont Ikerne Etxebarria, Forscherin am IK4-Ikerlan. „Mit noch größeren Zellen sinkt die Performanz bezogen auf die Fläche erheblich.“ Aus den Forschungsergebnissen schlussfolgert sie, dass wenn die Oberfläche des Halbleiters größer als sechs Quadratzentimeter sein sollen, einzelne Zellen in Modulen zusammengeschaltet werden müssen.
Neue Methode zur Strukturierung
Dazu müssen die Zellen strukturiert werden, um sie miteinander zu verschalten. „Bisher passierte diese Strukturierung mechanisch oder mit einem Laser“, erklärt Ikerne Etxebarria. „Allerdings birgt das das Risiko, dass die Oberfläche des Substrats zerstört wird. Deshalb haben wir in unserem Forschungsprojekt eine neue Methode der Strukturierung entwickelt.“ Dazu haben die Forscher die Eigenschaften der Substratoberfläche verändert, so dass die Zellen ohne Zerstörung des wenige Nanometer dicken Halbleitermaterials strukturiert werden können.
Verschaltung der Zellen entscheidet
In einem zweiten Schritt haben die baskischen Forscher untersucht, auf welche Weise die Zellen am effektivsten zu Modulen zusammengefasst werden. Denn Solarzellen können entweder in Reihe oder parallel verschaltet werden. „Nach einer Reihe von Messungen haben wir herausgefunden, dass wir einen höheren Wirkungsgrad der Zellen erreichen, wenn diese in Reihe statt parallel geschaltet werden“, erklärt Ikerne Etxebarria. (Sven Ullrich)
