Farbstoffe für Farbstoffsolarzellen mit neuer Produktionstechnologie zum Marktführer
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- Gerburg Grosser
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1 Farbstoffe für Farbstoffsolarzellen mit neuer Produktionstechnologie zum Marktführer ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 1
2 Profil des Unternehmens Gründung: 13. Januar 1995 Gesellschafter: Witec GmbH 94 % Anastasia Domke 6 % Mitarbeiter: 79 (einschl. 5 Auszubildende) Umsatz 2012: 14 Mio. ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 2
3 Verwendung unserer Produkte 2011 ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 3
4 2004 Farbstoff zur Herstellung von DVD-Rohlingen 2. Innovationspreis der Region Bitterfeld-Wolfen 2004 für den Fast Magenta Dye für DVD-R 16x ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 4
5 Farbstoffe zu Herstellung von Farbstoffsolarzellen IQ Innovationspreis Mitteldeutschland 2012 in Silber für Farbstoffe für Farbstoffsolarzellen ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 5
6 Vorteile der Farbstoffsolarzelle gegenüber der Si-basierten Solarzelle zur Herstellung werden im Vergleich zur Siliziumtechnik kostengünstige Materialien (TiO 2 ) sowie relativ einfache Herstellungsverfahren aus der Siebdrucktechnik genutzt. energetische Amortisationszeit von 2,5 Jahren. Dies ist im Vergleich zu anderen Solarzellen wie mono-si mit bis 4 5 Jahren sehr konkurrenzfähig. es sind größere Freiheitsgrade in Bezug auf Design möglich: Die Farbgebung ist variierbar (von dunkelrot bis bernsteinfarben), die Transparenz ist einstellbar. im Vergleich zu siliziumbasierter Photovoltaik sind Farbstoffsolarzellen empfindlicher für diffuse Einstrahlung und weniger empfindlich gegenüber erhöhten Umgebungstemperaturen utzung innerhalb von Räumen! ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 6
7 Funktionsprinzip der Farbstoffsolarzelle Durch das einfallende Licht werden Elektronen im Farbstoff angeregt. Über das Titandioxid wandern die Elektronen zur leitenden Anode, von der sie abgegriffen werden. Gleichzeitig wird der Elektrolyt oxidiert und gibt Elektronen an den Farbstoff ab. Über den externen Verbraucher werden die Elektronen nun zur Pt-Kathode geleitet. Dort wird der oxidierte Elektrolyt wieder reduziert, der Stromkreis schließt sich. TCO-Transparent Conductive Oxide ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 7
8 Sensibilisierungsfarbstoffe für Dye-sensibilisierte Solarzellen (DSC) Dye 719 (11070) der gängigste Hochleistungsfarbstoff Dye Z907 (11092) Langzeitstabilität der DSC Leistung (H 9 C 4 ) 4 + COO - COOa COOH S C Ru C S COOH COO - (H 9 C 4 ) 4 + HOOC S C Ru C S C 9 H 19 C 9 H 19 Dye K19 (59780) hervorragende Upscaling-Eigenschaften (kg- Maßstab) COOa Dye C106 (58310) bis zu 11,4% höhere Effizienz als Z907 COOa OC 6 H 13 COOH S C Ru C S OC 6 H 13 HOOC S C Ru C S S SC 6 H 13 S SC 6 H 13 ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 8
9 Sensibilisierungsfarbstoffe für DSC - Absorption Z907 C106 K19 Dye Code r. Absorptionsgrad (l mol-1 cm-1) in DMF at λmax Absorption max (nm) DMF Z C K c = 0,05 g/l ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 9
10 Innovationsgrad neue Reinigungsmethode für die DSC-Farbstoffe Abhängig von der Anzahl der Linganden verläuft die Synthese über zwei oder drei Stufen. Beispiel: Z907 Reaktion mit hydrophobem Liganden 4,4 -Dinonyl-2,2 -bipyridyl L HOOC C S COOa Ru C S C 9 H 19 C 9 H 19 AU rt [min] Z907 / 294nm Z907 / 540nm Reaktion mit 4,4 -Carboxy-2,2 - bipyridyl L Reaktion mit SC- Isolation der ebenprodukte und des Rohprodukts Reinigung des Rohprodukts Bestimmung der Reinheit Der durchschnittliche Farbstoffbedarf beträgt 1g Farbstoff/m 2 Solarzelle ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 10
11 Innovationsgrad neue Reinigungsmethode für die DSC-Farbstoffe Alte Technologie eue Technologie Reinigung mittels Säulen- Chromatographie mit Sephadex als Trennmittel Sephadex: ca /kg im industriellen Maßstab eue Technologie Hohe Kosten Upscaling schwierig Reinigung mittels Kristallisation und von Wäschen unter besonderer Beachtung der Lösungsmittel, Konzentrationen, Zeiten und des Temperaturregimes Weitgehende utzung vorhandener Ausrüstungen und Anlagen iedrige Kosten Upscaling in den Tonnenmaßstab möglich ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 11
12 Wirtschaftlichkeit Alte Technologie eue Technologie Dyesol Australien DH2 (Z907) Dye (10g MS ) 4.532,- Solaronix Schweiz Ruthenizer 520-D Z g CHF 11' = 9.922,- ORGAICA Wolfen Dye Z g 1.400,- Im kg-maßstab 20 /g Quelle: Online-Shops ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 12
13 Markttauglichkeit ORGAICA beliefert den weltweit ersten Hersteller von Farbstoffsolarzellen im industriellen Maßstab: G24 Innovations in Cardiff / Wales ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 13
14 Einsatz der Farbstoffsolarzelle für schnur- u. akkulose Energieversorgung G24i Announces ano-power Energy Harvesting Development with Texas Instruments ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 14
15 Farbstoffsolarzellen zur Versorgung in Entwicklungsländern ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 15
16 Marktpotential An einer Überführung der DSC in eine Massenproduktion arbeiten mindestens in Korea: 11 Firmen Japan: 5 Firmen England: 2 Firmen Schweden: 1 Firma USA: 1 Firma Deutschland hat den Maschinenbauer Coatema und eine DSC Forschung am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (Projekt Colorsol) ORGAICA Korea Vetreter für DSC-Farbstoffe ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 16
17 Farbstoffsolarzellen wohin geht es? ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 17
18 Einsatz der Farbstoffsolarzellen in der Automobilindustrie Das Dach des smart forvision besteht aus hexagonförmigen vollflächigen transparenten Farbstoffsolarzellen von BASF. Steht das Fahrzeug in der Sonne, wird die Lüftung mithilfe der Photovoltaik dauerhaft betrieben und das Auto somit laufend gekühlt ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 18
19 Marktpotential - Umsatzentwicklung bei der ORGAICA Feinchemie GmbH 2009: erste Lieferungen 2010: 56 T 2011: 80 T 2012: 100 T 1-11: 250 T IST 2013: 400 T 2014: T Konservative Prognose des Gesamtmarktes: 2017: 10 Mio. qm Solarzellen 10 t = 120 Mio. Farbstoff ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 19
20 etzwerk 4chiral Kompetenz zur Entwicklung, Herstellung, Reinigung und Analyse chiraler Verbindungen / enantioselektiver Reaktionen aber auch Feinchemie insgesamt 1. Bioworx GmbH Berlin 2. Chiracon GmbH Luckenwalde 3. ChiroBlock GmbH Wolfen 4. c-lecta GmbH Leipzig 5. Dexlechem Berlin 6. HAPILA GmbH Gera 7. Infra Leuna 8. Laborchemie Apolda GmbH 9. Orgentis GmbH Gatersleben 10. ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 11. Universitäten Halle und Leipzig (Prof. Csuk + Prof. Scheider) ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 20
21 Allgemeine Situation 17 Jahre ORGAICA Lissabon - Strategie auf einem Sondergipfel der europäischen Staats- und Regierungschefs im März 2000 in Lissabon verabschiedetes Programm, das zum Ziel hatte, die EU innerhalb von zehn Jahren, also bis 2010, zum wettbewerbsfähigsten und dynamischsten wissensgestützten Wirtschaftsraum der Welt machen. Studie von A.T. Kearney: Weltweites Wachstum der Chemieindustrie: 3 % / Jahr EU + D Wachstum der Chemie in 2012: nur noch 0 % Heimische Märkte verteidigen, Wachstum durch Innovationen entwickeln, an der Entwicklung in Asien teilnehmen. Sowohl Produktion als auch Forschung u. Entwicklung werden sich trotzdem weiter nach Asien verlagern ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 21
22 Der neue Leitfaden zu Zwischenprodukten das Ende der Produktion von festen Zwischenprodukten von 1t bis 10 t bei der ORGAICA? ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 22
23 Preise für Elektroenergie ein negativer Standortfaktor! Deutschland droht durch den viel zu hohen Strompreis eine schleichende Deindustrialisierung Christopher Grünewald, Vorsitzender des Energieausschusses des Bundes der Deutschen Industrie GWh Strompreiserhöhung Von 8 auf 11 Cent/kWh = + 56 T! (+100 T /Jahr zu 2002) Erneuerbare Energien Sachsen-Anhalt hoher Anteil Solarstrom 51cent/kWh! Garantierte Vergütung für 20 Jahre GWh Strompreiserhöhung auf 15,4 Cent/kWh = + 40 T! (+200 T /Jahr zu 2002) Solarstrom 16,9 cent/kwh (bis 10 KW) + höhere etzkosten als in den alten Bundesländern Keine Befreiung vom EEG. ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 23
24 Danke Ich danke für Ihre Aufmerksamkeit und wünsche Ihnen einen erfolgreichen Abschluss des Jahres 2012 Fragen? ORGAICA Feinchemie GmbH Wolfen 24
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