Das Licht der Sonne nutzen
.Transparente Solarzelle
Die organische Photovoltaik und etwas breiter gefasst die organische Elektronik sind Forschungsthemen, die ganz konkret nachhaltige Energiegewinnung versprechen – mit dem Licht der Sonne. Das Schwerpunktprogramm „Elementarprozesse der Organischen Photovoltaik“ geht neue Wege zu einer nachhaltigen Energieversorgung und bringt viele Disziplinen zusammen. Das etwas breiter gefasste Thema "Organische Elektronik" stand auch im Mittelpunkt des vierten „Chemical Sciences and Society Symposium“ (CS3) im September 2012 in San Francisco. Die Konferenz zeigte auch das wirtschaftliche Potenzial solcher Technologien.
Organische Photovoltaik
Organische Elektronik
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.Messplatz für Solarzellen
Nachhaltige Forschung steht im Zentrum des Schwerpunktprogramms „Elementarprozesse der Organischen Photovoltaik“, das neue Wege zu einer nachhaltigen Energieversorgung verspricht. Denn Alternativen zum Verbrauch fossiler Brennstoffe mit den bekannten Folgen würden eines der größten Probleme der Menschheit lösen. Dabei sind organische Solarzellen laut Karl Leo, Leibniz-Preisträger 2002 und Sprecher des Schwerpunktprogramms vom Institut für Angewandte Photophysik der Technischen Universität Dresden, aus zwei Gründen interessant: „Die für die Herstellung verbrauchte Energie ist nach einigen Monaten Laufzeit wieder zurückgewonnen. Und die Solarzellen basieren auf Kohlenstoff, den es fast in beliebiger Menge und leicht verfügbar gibt.“ In beiden Punkten unterscheidet sich diese Technologie beispielsweise von siliziumbasierten Systemen. Doch bevor organische Photovoltaik eine echte Alternative wird, muss es der Forschung noch gelingen, die Lebensdauer und die Effizienz der Zellen zu erhöhen.
Daran arbeitet das Schwerpunktprogramm mit einem interdisziplinären Ansatz aus Chemie, Physik und den Ingenieurwissenschaften; laut Leo überwindet es dabei die immer noch stark fakultätsbezogenen Strukturen der Universitäten. „Für die Grundlagenforschung liegen die Herausforderungen bei der organischen Photovoltaik besonders in dem Verständnis, was in der sogenannten aktiven Schicht genau passiert“, berichtet er. Diese Schicht ist nur wenige Nanometer dick: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler versuchen, die Nano-Strukturen zu vermessen und dann auch zu kontrollieren. Neugewonnene wissenschaftliche Erkenntnisse auf diesem Gebiet haben dazu beigetragen, dass die Firma Heliatek, die als Spin-off in Dresden und Ulm entstanden ist, 2012 mit 10,7 Prozent ihren eigenen Effizienz-Weltrekord weiter steigern und Anfang 2013 sogar 12 Prozent kalibrierte Effizienz melden konnte.
Heliatek ist ebenso wie das Unternehmen Novaled ein Zeichen für den im wahrsten Sinn des Wortes produktiven Standort Dresden. Wie innovativ und Erfolg versprechend Forschung und Entwicklung dort ineinandergreifen, zeigt auch der Zukunftspreis des Bundespräsidenten, den Karl Leo, Martin Pfeiffer, Chief Technical Officer von Heliatek, und Jan Blochwitz-Nimoth, Chief Scientific Officervon Novaled, 2011 gemeinsam erhielten. Während organische Photozellen erst in Kürze auf den Markt kommen, sind organische Leuchtdioden (OLEDs) wie die von Novaled bereits ein kommerzieller Erfolg. Sie kommen beispielsweise in Smartphone-Displays zum Einsatz und sparen dort wertvolle Energie ein.
Über Dresden hinaus hat das Schwerpunktprogramm „Elementarprozesse der Organischen Photovoltaik“ auf dem Gebiet der organischen Photovoltaik für eine deutschlandweite, rege und interdisziplinäre Community gesorgt. Besonders stolz ist Leo auf den wissenschaftlichen Nachwuchs: „Vier unserer weiblichen Nachwuchskräfte sind mittlerweile auf Professuren berufen.“ Auch darauf basiere eine funktionierende wissenschaftliche Gemeinschaft. Zudem benennt Leo die Ausbildung als eine der vornehmsten Aufgaben der universitären Wissenschaft.