Transparente leitfähige Beschichtung für OPV

Brilliant Matters Inc. („Brilliant Matters“), ein kanadischer Entwickler fortschrittlicher Lösungen im Bereich der organischen Photovoltaik (OPV), HeiQ, ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich der Deeptech-Materialinnovation, und Solar Factory, eine Forschungsgruppe des Instituts für Energie, Materialien und Bauelemente – Photovoltaik (IMD-3) am Forschungszentrum Jülich, gaben die erfolgreiche Integration der HeiQ-Xpectra-Silbernanodraht-Technologie in die OPV-Plattform der nächsten Generation von Brilliant Matters, BM10, sowie den Nachweis ihrer Roll-to-Roll-Kompatibilität, was einen wichtigen Meilenstein in der Entwicklung von hochleistungsfähigen, halbtransparenten Photovoltaikzellen darstellt.
 

In Kombination mit der transparenten leitfähigen Elektroden-Technologie „HeiQ Xpectra“ hat BM10 in langlebigen OPV-Prototypen Umwandlungswirkungsgrade von über 11 % erzielt und damit gezeigt, dass halbtransparente OPV die für kommerzielle Anwendungen erforderliche Transparenz und elektrische Leistung liefern können. Im Rahmen des EU-Projekts EMERGE demonstrierten die Partner zudem die Roll-to-Roll-Kompatibilität der kombinierten Technologie in der „Solar Factory“, was die Herstellung flexibler, halbtransparenter Photovoltaikmodule ermöglicht. Zusammen genommen versetzen diese Fortschritte die Technologie in die Lage, den „10-20“-Maßstab – einen Wirkungsgrad von mehr als 10 % und eine Betriebslebensdauer von über 20 Jahren – zu erfüllen und letztendlich zu übertreffen. Dieser Meilenstein wird weithin als entscheidend für die groß angelegte Kommerzialisierung von OPV angesehen.
 

Da die Nachfrage nach ästhetisch integrierten Technologien für erneuerbare Energien wächst, werden halbtransparente Photovoltaikmodule zunehmend attraktiv für Anwendungen, bei denen herkömmliche Solarmodule nicht ohne Weiteres eingesetzt werden können, darunter Photovoltaikfenster, Gewächshausverglasungen und andere architektonische sowie designorientierte Produkte. OPV-Module eignen sich besonders gut für diese Anwendungen, da sie leicht und flexibel sind, sich für eine kostengünstige, skalierbare Fertigung eignen, in einer breiten Palette von Transparenzgraden erhältlich sind und neben der Stromerzeugung auch Wärmemanagement-Eigenschaften bieten.  

Um diese Anwendungen zu ermöglichen, sind leitfähige Elektroden erforderlich, die hohe Transparenz, elektrische Leitfähigkeit und Kompatibilität mit einer skalierbaren industriellen Fertigung vereinen. Die HeiQ Xpectra-Silbernanodraht-Technologie wurde von Brilliant Matters und Solar Factory erfolgreich in die BM10-Plattform von Brilliant Matters integriert, was zeigt, dass eine gleichzeitige Optimierung der optischen und elektrischen Leistung möglich ist. Die Zusammenarbeit vereint das Know-how von Brilliant Matters im Bereich organischer Halbleitermaterialien und der OPV-Bauelementarchitektur mit der Expertise von Solar Factory bei druckbaren OPV-Zellen und der Prozessintegration sowie der HeiQ Xpectra-Technologie für transparente Elektronik und Energieanwendungen der nächsten Generation. Gemeinsam etablieren die Partner eine skalierbare Plattform für die industrielle Produktion von leistungsstarken, flexiblen und halbtransparenten OPV-Modulen.
 

„Diese Zusammenarbeit zeigt, dass eine herausragende photovoltaische Leistung und hohe Transparenz nebeneinander bestehen können“, sagte Philippe Berrouard, Chief Technology Officer bei Brilliant Matters. „Indem wir unsere BM10-Plattform mit der HeiQ Xpectra-Technologie kombinieren und gemeinsam mit Solar Factory deren Eignung für die Roll-to-Roll-Fertigung nachweisen, bringen wir eine neue Generation halbtransparenter Photovoltaikmodule der Realität näher und ermöglichen eine nahtlose Energiegewinnung in Produkten, bei denen Ästhetik ebenso wichtig ist wie Leistung.“
 

Varun Vohra, Leiter der Entwicklungsabteilung bei Brilliant Matters, betonte die Bedeutung der engen technischen Zusammenarbeit, die diesen Ergebnissen zugrunde lag. „HeiQ Xpectra bietet eine attraktive Alternative zu den üblicherweise in OPV-Modulen verwendeten Silbergitterelektroden und ermöglicht völlig unsichtbare Stromkollektoren, die Produktdesignern mehr Freiheit geben, die Energiegewinnung nahtlos in ihre Produkte zu integrieren und dabei eine hohe elektrische Leistung aufrechtzuerhalten. Während der Entwicklung unserer halbtransparenten OPV-Plattform haben wir zahlreiche Silbernanodraht-Materialien evaluiert und schließlich gemeinsam mit HeiQ eine Lösung optimiert, die den hohen optischen, elektrischen und fertigungstechnischen Anforderungen für die Integration in unsere Technologie gerecht wird.“
 

„Wir bei HeiQ sind davon überzeugt, dass das volle Potenzial halbtransparenter OPV nur dann ausgeschöpft werden kann, wenn alle fortschrittlichen Materialien innerhalb des Bauteils so konzipiert sind, dass sie nahtlos zusammenwirken. Unsere Zusammenarbeit mit Brilliant Matters und der Solar Factory zeigt, wie Materialkompatibilität sowohl maximale Leistung als auch langfristige Haltbarkeit ermöglichen kann“, sagte Dr. Oliver Zech, Geschäftsführer von HeiQ RAS.  

„Der Nachweis der Kompatibilität dieser Technologie mit der Roll-to-Roll-Verarbeitung ist ein wichtiger Schritt hin zur skalierbaren Fertigung von halbtransparenten OPV“, sagte Michael Wagner, Gruppenleiter an der Solar Factory des Forschungszentrums Jülich. „Im Rahmen des EMERGE-Projekts ist es uns gelungen, komplementäres Fachwissen aus den Bereichen Materialien, Bauelementtechnik und Fertigungsprozesse zu bündeln, um flexible Photovoltaikmodule nach einem Konzept zu demonstrieren, das auf industrielle Skalierbarkeit ausgelegt ist.“
 

Aufbauend auf diesen Ergebnissen werden Brilliant Matters, HeiQ und die Solar Factory die BM10-Plattform, die HeiQ Xpectra OPV-Technologie und skalierbare Fertigungsprozesse weiterentwickeln, um die Kommerzialisierungsmöglichkeiten für halbtransparente Photovoltaik zu erweitern, die sich nahtlos in Gebäude, Infrastruktur und andere designorientierte Anwendungen integrieren lässt.
 

Über Brilliant Matters

Brilliant Matters ist ein 2016 gegründetes kanadisches Deep-Tech-Unternehmen und Marktführer im Bereich der dünnschichtigen, flexiblen und halbtransparenten Solartechnologie. Durch seine eigenen Innovationen treibt das Unternehmen Solarlösungen der nächsten Generation voran, die Leistung, Langlebigkeit und gestalterische Flexibilität vereinen. Seine Technologien ermöglichen eine nahtlose Integration in Gebäude, Infrastruktur und neue Anwendungsbereiche, in denen herkömmliche Solartechnik nicht praktikabel ist.  

Über das Forschungszentrum Jülich – Solar Factory
Die Solar Factory ist eine Forschungsgruppe innerhalb des Instituts für Energiematerialien und -bauelemente – Photovoltaik (IMD-3) am Forschungszentrum Jülich. Sie entwickelt skalierbare Fertigungskonzepte für neue Photovoltaik-Technologien mit Schwerpunkt auf automatisierter, datengesteuerter und Roll-to-Roll-Verarbeitung, Prozessintegration und Modulprototypenbau. Ihre Forschungsinfrastruktur unterstützt den Transfer neuer Material- und Bauelementkonzepte von der Laborentwicklung hin zur industriell relevanten Fertigung.