EU-project belooft commerciële organische zonnecellen

Een nieuw onderzoeksproject gefinancierd door de Europese Commissie zou organische zonnecellen dichter bij commercialisering kunnen brengen.

Het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) kondigde onlangs de oprichting aan van het “MatHero”-project, dat door de Europese Commissie werd gefinancierd met 3,5 miljoen euro. Het doel van het project, gecoördineerd door het KIT, is om organische fotovoltaïsche zonne-energie op één lijn te brengen met silicium, dunne film en andere anorganische PV-technologieën, met als uiteindelijk doel de ontwikkeling van een milieuvriendelijk geprint organisch zonnepaneel voor off-grid toepassingen.

Organische zonnecellen zijn lichtgewicht, flexibel en kunnen in verschillende kleuren worden vervaardigd, waardoor ze kunnen worden aangepast op manieren die eenvoudigweg niet mogelijk zijn met traditionele fotovoltaïsche technologieën. Vanwege deze voordelen kunnen organische zonneceltechnologieën nieuwe markten voor fotovoltaïsche zonne-energie openen als ze met succes op de markt kunnen worden gebracht.

Sommige aspecten van organische zonnecellen maken ze zelfs geschikt voor grootschalige productie. Organische PV-cellen kunnen bijvoorbeeld worden geproduceerd met behulp van energie- en hulpbronnenefficiënte printprocessen, wat lagere kosten en hogere productievolumes belooft. Als organische zonnecellen echter willen concurreren met gevestigde PV-technologieën, moeten wetenschappers hogere efficiëntie en kosteneffectievere productiemethoden aantonen en vooral de betrouwbaarheid van de cellen verbeteren om ze langer mee te laten gaan.

Bron afbeelding: Andreas Pütz / Karlsruhe Institute of Technology

Hoewel de recente technologische vooruitgang ertoe heeft geleid dat de energieomzettingsefficiëntie van organische PV-apparaten op laboratoriumschaal de grens van 10 procent heeft overschreden, is deze nog steeds veel lager dan de efficiëntie die routinematig wordt geboden door gevestigde technologieën in commerciële productie (14-20%). Omdat organische cellen grotendeels uit chemicaliën worden gemaakt, is het bovendien belangrijk om de kosten en de impact op het milieu die gepaard gaan met het synthetiseren van de materialen te verminderen om ervoor te zorgen dat de technologie de markt bereikt.

Bovendien maakt het type chemie dat wordt gebruikt om de meeste organische PV-cellen te maken het moeilijk om apparaten met een lange levensduur te produceren. Typische organische PV-cellen op laboratoriumschaal ontbinden bijvoorbeeld binnen een paar honderd uur, hoewel een levensduur van een paar duizend uur (minder dan een jaar) is bereikt en onderzoekers geloven dat toekomstige ontwikkelingen op het gebied van verpakkingen kunnen leiden tot een levensduur van 3 tot 20 jaar. in de toekomst. Commerciële zonnepanelen worden daarentegen doorgaans geleverd met een garantie van 25 jaar en beschikken over uitgebreide veldtestgegevens om hun beweringen over betrouwbaarheid te onderbouwen.

Het “MatHero”-project heeft tot doel deze problemen aan te pakken door een multidisciplinair consortium van natuurkundigen, scheikundigen, materiaalwetenschappers en ingenieurs op te richten om onderzoek te doen naar verschillende technologie- en productontwikkelingsaspecten. Dit omvat alle aspecten van de productie van organische zonnecellen, van het ontwerp en de productie van de polymeervoorlopers die worden gebruikt voor de productie van cellen, tot de verpakking en karakterisering van de modules, tot de evaluatie van de stabiliteit van het apparaat.

Een ander aandachtspunt van het project is de ontwikkeling van milieuvriendelijke chemische processen voor materiaalsynthese, coating- en printtechnologieën. dr. Alexander Colsmann van KIT legt uit: “Het gebruik van milieuvriendelijke oplosmiddelen is een essentiële voorwaarde om de kosten te verlagen, omdat complexe veiligheidsmaatregelen op industriële schaal niet langer nodig zijn.”

Als het project erin slaagt zijn doelstellingen van hogere efficiëntie, lagere productiekosten en langere levensduur te bereiken, zou organische PV-technologie eerder dan verwacht op de markt kunnen komen.

Beeldbron hierboven: Alexander Colsmann / Karlsruhe Institute of Technology