Gedruckte Photovoltaik

Die Organische Photovoltaik widmet sich der Erforschung von hoch-effizienten, stabilen und aufskalierbaren Materialien (organischen Molekülen und Polymeren, Chromophoren und Additiven) für organische Solarzellen. Darüber hinaus finden Untersuchungen zur Verwendung von umweltverträglichen und industriell kompatiblen Tintenformulierungen, zur Aufskalierung von Solarzellen auf ca. 30 x 30 cm2 statt. Dabei kommen unterschiedliche Beschichtungsverfahren für industrielle Anwendungen zum Einsatz. Dies umfasst sowohl Druckverfahren zur Herstellung von Einzelschichten als auch Rolle-zu-Rolle-Verfahren. 

Dr. Hans-Joachim Egelhaaf

Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern)

Das Technikum

Das Technikum schafft als Herzstück der Photovoltaikforschung die prozesstechnischen Rahmenbedingungen für diese neueTechnologieplattform. Dazu wurden 2014 alle wesentlichen Geräte beschafft und auf 200 m² Labor- und Charakterisierungsfläche installiert. Mit Hilfe der Geräte wird u.a. die Möglichkeit für die Entwicklung von neuen Synthesewegen geschaffen, die auch die Produktion größerer Tintenmengen (Liter-Maßstab) für den Rolle-zu-Rolle-Druck erlaubt. Die Herstellung der Solarmodule findet durch die Kombination verschiedener Drucktechniken mit Laserstrukturierungsverfahren statt. Dies ermöglicht die Fertigung kompletter Bauteile in einem Arbeitsgang.

  • Herstellung und Charakterisierung dünner lösungsmittelprozessierter Filme aus kleinen Molekülen und Polymeren
  • Evaluierung bestehender und Entwicklung neuer Beschichtungs- und Druckverfahren für organische Solarzellen und Solarmodule
  • Analyse und Charakterisierung von Einzelschichten, Multischichten, Solarzellen und -modulen
  • Herstellung gedruckter Solarzellen / Module
  • Entwicklung von Elektrodenmaterialien
  • Entwicklung von Strukturierungsverfahren und Verschaltungstechniken
  • Skalierung von gedruckten Zellschichten auf industriell relevante Größen (ca. 30 x 30 cm²)
  • Aufbau einer Rolle-zu-Rolle Pilotanlage zur Herstellung von gedruckten Solarmodulen im Inline-Verfahren und Entwicklung dazu abgestimmter Prozessschritte
  • Lebensdauer organischer Elektronik: Einkapselungsverfahren und Untersuchungen zu Alterungsprozessen

Qualitätsprüfung der Solarzellen

Endlosdruck von organischen Solarzellen mit unterschiedlichen Farben

Lösungscharakterisierung unter Reinraumbedingungen

  • Werkstoffwissenschaften für organische, anorganische und Hybrid-Komponenten
  • Nanotechnologie
  • Beschichtungs- und Druckverfahren
  • Charakterisierung und Analyse von organischen und anorganischen Dünnschichten
  • Simulationen zum Verhalten kleiner Moleküle und Polymere zum Solarzellen- und Moduldesign sowie zum Fließverhalten von Tinten
  • Entwicklung umweltverträglicher, grüner Formulierungen
  • Solarzellen- und Moduldesign
  • Strukturierung mittels Druck- oder Laserverfahren
  • Druck- und Beschichtungstechnik für (opto-)elektronische Dünnschicht-Bauelemente
  • Konzeptionierung und Herstellung von Solarzellen und –modulen mittels Druck- und Beschichtungsprozessen sowie Laserablation
  • Charakterisierung von Dünnschichtsolarzellen und Modulen
  • Entwicklung von Tinten-Formulierungen
  • Aufskalierung von Synthese- und Druckverfahren
  • Elektrische und optische Simulation von Materialien und Bauteilen
  • Lebensdauer und Stabilität organischer Solarmodule
  • Projektleitung komplexer Forschungsprojekte (inkl. Einwerben von Drittmitteln)
  • Umfangreiches Netzwerk im wissenschaftlichen und industriellen Bereich der Material- und Druckprozessentwicklung sowie der Forschungslandschaft

Glovebox

Sonnensimulator

CO2 Laser

Injekt Printer

Laminieren von flexiblen Solarmodulen

R2R Multikopfanlage

  • Chemielabor zur Synthese von Tintenformulierungen
  • Glovebox zum Verarbeiten verschiedenster Materialien, die vor Luft und Feuchtigkeit geschützt werden müssen
  • Flachbett-Beschichtungsgeräte mit Rakel oder Schlitzdüse
  • Mini-Rollcoater mit Schlitzdüsen- und Flexographie-Einheit
  • Ink-Jet Drucker
  • Siebdrucker
  • Sprühbeschichtungsgerät
  • Loop-Coater mit Schlitzdüsen, UV- und IR-Trocknungseinheiten
  • Thermische Aufdampfanlage zur Gasphasenabscheidung von Metallen
  • Rolle-zu-Rolle Pilotlinie zur Inline-Herstellung von Solarzellen und - modulen
  • Femtosekunden-Lasersystem zur Strukturierung der Module
  • Konfokales Mikroskop
  • Solarsimulator zur Charakterisierung der Module
  • Evaluierung der Druckbarkeit neuer Materialien für organische Solarzellen und elektronische Bauelemente
  • Entwicklung neuer Druck-/ Beschichtungs- und Testverfahren für industrielle Anwendungen
  • Entwicklung grüner Formulierungen für neue Materialien

Solarautos

Solar-Wrist

R2R Laserstrukturierung von Solarmodulen

Solar-Charger

Gebäudeintegrierte OPV-Module

Solar-Rucksack

  • organische Elektronik
  • Druck- und Beschichtungstechnik
  • Gedruckte Photovoltaik
  • Gedruckte Elektronik (OLED, Display, Beleuchtung…)
  • Gedruckte Membranen/Elektroden (Brennstoffzellen, Speicher…)
  • Gedruckte Sensorik

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