Ett forskarlag från Nürnberg och Erlangen har satt ett nytt rekord för energiomvandlingseffektiviteten för organiska solcellsmoduler (OPV). Forskarna designade en OPV-modul med en effektivitet på 12,6 procent över en yta på 26 kvadratcentimeter. Det tidigare världsrekordet på 9,7 procent överskreds med 30 procent.

Detta är det högsta effektivitetsvärdet som någonsin rapporterats för en organisk solcellsmodul. Det bekräftades av en certifierad kalibrerad mätning under standardtestförhållanden av det oberoende certifieringslaboratoriet från Fraunhofer ISE (Freiburg) i september 2019. Multicellsmodulen utvecklades vid Framtidens Solar Factory på Energie Campus Nürnberg (EnCN) i ett beläggningslaboratorium med en unik megawatt-pilotlinje för tunnfilmssolceller, som designades och genomfördes med ekonomiskt stöd av det bayerska ekonomiministeriet.

"Detta genombrott visar att Bayern inte bara är ledande inom utvecklingen av solcellsanläggningar, men har också en ledande position i utvecklingen av framtida teknologier, " säger Hubert Aiwanger, Bayerns statsminister för ekonomiska frågor, regional utveckling och energi.

Organiska solceller består vanligtvis av två organiska komponenter som har de nödvändiga halvledaregenskaperna. Till skillnad från konventionellt använt kisel, som tillverkas genom energikrävande smältprocesser, organiska material kan appliceras direkt från lösningar på en bärarfilm eller glasbärare.

Å ena sidan, detta minskar tillverkningskostnaderna; å andra sidan, användningen av flexibla, lättviktsmaterial möjliggör nya applikationer, som mobila enheter eller kläder, även om effektiviteten ännu inte är jämförbar med den för traditionella kiselsolceller.

"Denna milstolpe inom organisk halvledarforskning visar att den senaste prestandautvecklingen med certifierad celleffektivitet på över 16 procent inte är begränsad till laboratorieskala, men redo att skalas upp till nivån för prototypmoduler, " förklarar professor Christoph Brabec från FAU, direktör på HI ERN, och vetenskaplig chef för Solar Factory of the Future, en forskargrupp från ZAE Bayern.

På grund av deras design, effektiviteten för kompletta solcellsmoduler är alltid något lägre än för enskilda celler. En del av modulområdet, till exempel, är alltid inaktiv eftersom den används för sammankoppling av de individuella cellerna. Med ett ökande modulområde, förlusterna orsakade av elektrodernas elektriska resistans ökar också.

Rekordmodulen består av tolv seriekopplade celler och har en geometrisk fyllnadsfaktor på över 95 procent. Denna del av modulområdet bidrar aktivt till elproduktionen. Med avseende på dess aktiva område, modulen uppnår till och med en verkningsgrad på 13,2 procent. Minimeringen av inaktiva områden uppnåddes genom högupplöst laserstrukturering, som utvecklats och optimerats under de senaste åren på "Framtidens solfabrik."