Organische Solarzellen - Technik der Zukunft?

Organische Solarzellen funktionieren prinzipiell nach dem gleichen Prinzip wie herkömmliche kristalline Photovoltaik-Zellen, sie bestehen lediglich aus einem anderen Material. Bei beiden Formen absorbiert ein Halbleiter auf die Zelle treffendes Licht und geht von einem nicht leitenden in einen leitenden Zustand über. Doch was sind die Vor- und Nachteile organischer gegenüber kristalliner Solarzellen?

Was sind organische Solarzellen?

Die Bezeichnung "organisch" hat einen chemischen Hintergrund und bedeutet, dass es sich um eine Kohlenstoffverbindung handelt. Organische Solarzellen sind im Vergleich zu anderen Solarzellen kostengünstiger in der Herstellung, da sie weniger Material benötigen und effizientere Technologien bei ihrer Produktion angewendet werden können. Weitere Vorteile ergeben sich beim Einsatz: Organische Solarzellen weisen eine hohe mechanische Flexibilität und ein äußert geringes Gewicht auf.

Es gibt unzählige Möglichkeiten, organische Halbleiter herzustellen

Ein Nachteil ist jedoch, dass es unzählige Möglichkeiten gibt, organische Halbleiter herzustellen. So besteht die größte Herausforderung darin, die besten Materialien zu finden. Das ist so komplex, weil sehr verschiedene und zum Teil auch gegensätzliche Eigenschaften des Materials seine Effizienz bestimmen. Ein Beispiel: Es soll möglichst viel ultraviolettes Licht absorbiert werden, da es besonders energiereich ist. Genau dieses Licht führt jedoch zu einer schnellen Zersetzung des Materials - ein Kompromiss ist also zwingend nötig.

Die strahlende Sonne als Symbol für organische Solarzellen
© Artenauta | Fotolia

Organische Photovoltaik-Anlagen und ihr Wirkungsgrad

Der genaue Wirkungsgrad der Solarzelle, also ihre Energieeffizienz, lässt sich vor der Konstruktion nicht exakt vorhersagen. Daher funktioniert die Forschung in diesem Bereich häufig nach dem Prinzip: Versuch und Irrtum. Organische Solarzellen erreichen gegenwärtig einen Wirkungsgrad von bis zu zehn Prozent, oft auch nur sieben bis acht. Herkömmliche Module kommen auf einen Wirkungsgrad von etwa 20 Prozent. Sie sind jedoch aus physikalischen Gründen in ihrer Weiterentwicklung darüber hinaus eingeschränkt. Diese Obergrenze gibt es bei organischer Photovoltaik nicht, da sie als sogenannte Tandem-Solarzellen konstruiert wird. Mehrere Schichten von Halbleitern liegen dabei übereinander und können verschiedene Teile des Lichtspektrums absorbieren. Das vereinfacht nicht nur die Herstellung, sondern vergrößert auch deren Einsatzbereich.

Um einen Eindruck zu den unterschiedlichen Wirkungsgraden von Photovoltaik-Modulen zu bekommen, lesen Sie den Beitrag zu den Arten der Solarzelle

Sind organische Solarzellen die Zukunft?

Es ist davon auszugehen, dass organische Solarzellen sich langfristig durchsetzen werden. Kurz- und mittelfristig wird es jedoch so sein, dass die herkömmlichen Siliziummodule und organische Photovoltaik parallel eingesetzt werden. Die Einsatzgebiete können sich dabei stark unterscheiden: Da organische Solarzellen aus dünnen Folien bestehen, sind die Möglichkeiten vielseitiger als je zuvor: Denkbar ist beispielsweise die Beschichtung von Kleidung, um auf diese Weise Smartphones unterwegs aufzuladen. Bei Freiflächenanlagen liegen kristalline Solarzellen zurzeit noch vorn. Sie haben eine höhere Lebensdauer und nutzen die vorhandene Fläche wegen ihres höheren Wirkungsgrades besser aus. Mit zunehmender Forschung ist jedoch damit zu rechnen, dass organische Solarzellen hier deutlich aufholen.

Heizung.de Autor Philipp Hermann

Fazit von Philipp Hermann

Schon heute ist die organische Photovoltaik eine günstige und flexible Alternative zu herkömmlichen Solarzellen mit kristallinen Modulen. Es ist jedoch festzuhalten, dass organische Solarzellen eine geringere Leistung und eine kürzere Lebensdauer aufweisen - die sicherere Investition sind also heute noch kristalline Siliziummodule. Mit dem heutigen Wissensstand existiert zwar noch keine Lösung, die die Leistung von organischen Solarzellen konkurrenzfähig zu den etablierten Technologien macht. Bei diesem Problem gibt es jedoch prinzipiell keine unüberwindbaren naturwissenschaftlichen Grenzen - auch wenn noch weitere Forschung nötig ist, ist das Potential organischer Photovoltaik enorm.

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