Organische zonnecellen met 5,9% rendement

In een samenwerkingproject met de IAPP van de TU Dresden (Duitsland) en BASF heeft de firma Heliatek een recordrendement van 5,9% behaald met zonnecellen die in vacuüm opgedampte organische moleculen gebruiken. De actieve oppervlakte van de zonnecellen bedroeg 2 cm². Het rendement is bevestigd door NREL (National Renewable Energy Laboratory).

De nieuwe tandemzonnecel levert onbelast een spanning van 1,6 V en heeft een vulfactor van 65%. De grootte komt overeen met die van een 'standaard' zonnecel. De resultaten zijn een belangrijke stap in de richting van toekomstige massaproductie van op kleine moleculen gebaseerde zonnecellen. De technologie voorziet in mogelijkheden om lichte en wellicht zelfs flexibele zonnecellen met een groot oppervlak voor een geringe prijs en weinig materiaal- en energieverbruik te produceren. De benodigde dikte van de actieve laag ligt in de orde van 100 nm. Voor een vierkante meter zonneceloppervlak is slechts ongeveer één gram organisch halfgeleidermateriaal nodig. Voor de productie kunnen technieken uit de OLED-industrie gebruikt worden.

De recordwaarde is met een zogenaamde tandemcel gehaald. Om het licht van verschillende golflengtes optimaal te kunnen gebruiken, werden twee verschillende organische kleurstoffen gecombineerd. Om groen en blauw licht zo goed mogelijk op te vangen, werd een 'Oligomeer' die ontwikkeld is door Heliatek in samenwerking met de Universiteit van Ulm (Duitsland) gebruikt. Het rode licht werd opgevangen met een door BASF ontwikkelde kleurstof. Oligomeren zijn korte polymeren met een gedefinieerde ketenlengte die door hun geringe gewicht onaangetast kunnen verdampen, zodat met een opdampproces in vacuüm ultradunne lagen gemaakt kunnen worden. De zonnecel is gebaseerd op de door Heliatek gepatenteerde p-i-n-tandemcellentechnologie. Hierbij worden de bovengenoemde gekleurde lagen ingebed in een laagsysteem dat bestaat uit zogenaamde 'gedoteerde' lagen. De doteringstechnologie voor organische halfgeleiders is in de afgelopen jaren door Novaled AG ontwikkeld en reeds succesvol ingezet bij OLED's.

Het doel van Heliatek, BASF en Bosch is het rendement op te schroeven naar 9 tot 10% en in 2011 een eerste proefassemblagelijn op te bouwen.

Organische zonnecellen zijn bij Elektor al vaker aan bod gekomen. Er is zelfs een handleiding voor het zelf maken van dergelijke zonnecellen gepubliceerd. Het bovengenoemde rendement wordt hierbij natuurlijk bij lange na niet gehaald.