Organische Photovoltaik – Optionen für die Zukunft

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Die Grundidee der organischen Photovoltaik ist eine sehr einfache: Statt teurer Halbleiter wie Silizium werden billige Kunststoffe aus organischen Materialien genutzt, um Sonnenlicht direkt in Strom umzuwandeln. Anstelle der klobigen Solarzellen sollen also dünne Kunststofffolien treten, die grundsätzlich auf jedes Material aufgebracht werden können. Im kleinen Rahmen funktioniert das bereits heute, Solarmodule für Handys und Laptops nutzen bereits die organische Photovoltaik.

Kostenvorteile der organischen Photovoltaik

Die Produktion herkömmlicher Solarzellen ist äußerst kosten- und energieaufwändig. Halbleiterkristalle werden bei hohen Temperaturen aufwändig gezüchtet und anschließend in dünne Schichten geschnitten, die so genannten Wafer. Endprodukt dieses Herstellungsprozesses sind Solarzellen, die aufgrund ihrer Bauweise zu kaum etwas anderem genutzt werden können als zur Montage auf dem Dach. Sie sind schlicht zu schwer und zu groß für eine flexiblere Nutzung. Organische Kunststofffolien sind nicht nur deutlich preiswerter herzustellen, sie sind auch flexibler einsetzbar. Sie können problemlos in Hausfassaden integriert werden, mit transparenten Folien können sogar Fensterflächen zur Stromerzeugung genutzt werden. Perspektivisch kann jede Fläche genutzt werden, vom Sonnenschirm bis zum Autodach.

Die Lebensdauer ist beschränkt

Organische Kunststoffe zersetzen sich mit der Zeit. Vor natürlichen Feinden wie Wasser und Sauerstoff können organische Photovoltaik Module durch eine geschickte Verpackung wirkungsvoll geschützt werden, beispielsweise mittels durchsichtiger Kunststoffe, die heute bereits als Getränkeflaschen genutzt werden. Ein Angreifer, der zur Zersetzung organischer Kunststoffe massiv beiträgt, kann jedoch nicht ausgeschlossen werden: Sie Sonne! Insbesondere der UV-Anteil im Sonnenlicht ist reines Gift für organische Kunststoffe. Photovoltaikanlagen, die kein Sonnenlicht vertragen – das klingt nach einem nicht auflösbaren Paradoxon. Gänzlich aus der Welt zu schaffen ist dieses Problem tatsächlich nicht, aber zumindest konnte die Lebensdauer der Module durch intensive Materialforschung in den letzten Jahren deutlich verlängert werden. Immerhin 6.000 Betriebsstunden sind mittlerweile möglich. Hier haben herkömmliche Solarzellen mit einer Lebensdauer von etwa 25 Jahren jedoch noch alle Vorteile auf ihrer Seite. Auch der Wirkungsgrad, der bei hochwertigen Solarzellen aus kristallinem Silizium inzwischen nahezu 20 Prozent beträgt, ist für organische Solarmodule derzeit noch unerreichbar.

Organische Photovoltaik ist eine Option für die Zukunft

Das Potenzial der organischen Photovoltaik scheint immens zu sein. Während bei Solarzellen auf Siliziumbasis allenfalls noch mit Verbesserungen im Detail zu rechnen ist, birgt die organische Photovoltaik noch enorme Verbesserungspotenziale. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert im Rahmen des Programms „Grundlagenforschung Energie 2020+“ Forschungen auf diesem Gebiet. Professor Karl Leo, der unlängst für seine Arbeiten auf diesem Gebiet mit dem Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnet wurde, schätzt die Aussichten optimistisch ein. Wirkungsgrade in der Größenordnung von 20 Prozent hält er für erreichbar.