Organische Photovoltaik Stand der Technik und Herausforderungen Alexander Colsmann 1 13.11.2014 KIT University of the State of Baden-Wuerttemberg and National Laboratory of the Helmholtz Association www.kit.edu
Karlsruhe Institute of Technology (KIT) Campus North FZK National Research Lab KIT Key Figures 790 Million budget 9.300 Staff 360 Professors 24.000 Students University of Karlsruhe Northern Vicinity of Karlsruhe Campus South Natural & technical sciences Education Research Industrial cooperation Technology transfer 2 13.11.2014
Organische Solarzellen 3 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Organische Solarzellen 4 13.11.2014
Herstellungsprozesse und Firmen Flüssigprozessierung / Drucken Vakuum-Prozessierung Rolle-zu-Rolle Prozessierung und niedriger Materialeinsatz niedrige Energierücklaufzeit < typ. 3 Monate 5 13.11.2014
Drucken [Konarka] [Holst Center] [Holst Center] 6 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Die Herausforderungen Wirkungsgrad Lebensdauer Kosten Anwendungen Prozess 7 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Solarzellen und Solarzellen-Effizienzen 8 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Tandem solar cells [D. Bahro et al., submitted] η = 9,2% Ag MoO 3 Abs.:PC 71 BM ZnO M-PEDOT:PSS Abs.:PC 71 BM ZnO ITO 9 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Organische Solarzellen Cathode 200 nm Absorber layer 200 nm Transport layer 20 nm P3HT:PCBM Anode (ITO) 125 nm Substrate Glass or PET 10 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Organische Solarzellen - - E B = 0.4 1.4 ev + Bilayer Heterojunction Bulk Heterojunction 11 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Vollständig flüssigprozessierte Solarzellen 12 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Vollständig flüssigprozessierte Solarzellen [F. Nickel et al., Sol. Energy Mater. Sol. Cells, doi:10.1016/j.solmat.2014.07.005] 13 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Vollständig flüssigprozessierte Solarzellen [F. Nickel et al., Sol. Energy Mater. Sol. Cells, doi:10.1016/j.solmat.2014.07.005] 14 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Vollständig flüssigprozessierte Solarzellen 15 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Bulk-heterojunctions aus Nanopartikeln Current density (ma/cm 2 ) 4 As cast 100 C 150 C 2 180 C 200 C 0-2 -4-6 -8 450 nm 10 µm -10-0.4-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Voltage (V) 3 µm Height [S. Gärtner et al., Adv. Mater., doi:10.1002/adma.201402360 (2014)] 16 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Langzeitstabilität 17 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Langzeitstabilität Temperatur-Koeffizient Schwachlicht-Verhalten 18 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
CIGS/Organic hybrid solar cells (TEDD) [M. Reinhard et al., Appl Phys Lett 102 (2013) 063304] [M. Reinhard et al., Appl Phys Lett 103 (2013) 143904] 19 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Perovskit-Solarzellen Al PCBM Perovskite PEDOT:PSS Glass/ITO >327 K 162.2 327 K H H H C N + H H H I - I Pb I 20 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Take home message OPV zeigt heute relevante Wirkungsgrade und Stabilität. Umweltfreundliche Herstellung, niedrige Energierücklaufzeiten. Mobile Anwendungen und Applikationen mit besonderen Anforderungen werden zuerst bedient werden. Perovskite können eine interessante Alternative sein. 21 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Besonderer Dank geht an 22 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Besonderer Dank geht an 23 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann
Contact Alexander Colsmann Organic Photovoltaics Karlsruhe Institute of Technology (KIT) Engesserstrasse 13 D - 76131 Karlsruhe Email: alexander.colsmann@kit.edu References S. Gärtner et al., Adv. Mater., doi:10.1002/adma.201402360 (2014) F. Nickel et al., Sol. Energy Mater. Sol. Cells, doi:10.1016/j.solmat.2014.07.005 (2014) J. Czolk et al., Adv. Energy Mater. 3 (2013) 386 390 A. Colsmann et al., Adv. Energy Mater. 1 (2011) 599 24 13.11.2014 Dr. Alexander Colsmann