Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Durchbruch für preiswerte, organische LED-Paneele und flexible Solarzellen

07.03.2016

In einem dreijährigen Forschungsprojekt gelang es einem europäischen Forscherteam, die Beleuchtungstechnik der nächsten Generation marktreif zu machen. Sie entwickelten biegsame, leuchtende Module, die wie eine Zeitung im Roll-to-Roll-Verfahren gedruckt werden können. Diese Technik legt den Grundstein für kostengünstige Solarzellen und LED-Leuchtflächen der Zukunft. Das Projekt mit dem Namen TREASORES vereinte das Knowhow von neun Firmen und sechs Forschungsinstituten aus fünf europäischen Ländern. Koordiniert wurde es von Empa-Forscher Frank Nüesch.

Im November 2012 startete das EU Projekt TREASORES (Transparent Electrodes for Large Area Large Scale Production of Organic Optoelectronic Devices) mit dem Ziel, die Produktionskosten von organischen Bauteilen wie Solarzellen und LED Paneelen spürbar zu reduzieren.


Bild: Fraunhofer FEP

Das Projekt wurde mit 9 Millionen Euro von der Europäischen Union und weiteren 6 Millionen Euro durch Eigenmittel der Partner finanziert. Es erbrachte sieben Patente, ein Dutzend wissenschaftliche Publikationen sowie massgebliche Beiträge zu internationalen Organisationen für Normung.

Flexible Elektroden und neuartige Barrierefolien

Als wichtigstes Ergebnis hat das Projekt Produktionsprozesse für verschiedene Typen transparenter Elektroden und Barrierematerialien für die nächste Generation flexibler Optoelektronik entwickelt und in einem zweiten Schritt für die Industrieproduktion hochskaliert. Drei dieser Elektroden auf flexiblen Substraten – sie basieren entweder auf Kohlenstoffnanoröhrchen, Metallfasern oder dünnen Silberschichten – werden bereits kommerziell produziert oder sollen noch dieses Jahr auf den Markt kommen.

Die nächste Generation von Lichtquellen und Solarzellen soll mittels Rolle-zu-Rolle-Fabrikation hergestellt werden, wofür sich die neuen Elektroden besonders gut eignen. Eine Rolle mit OLED- Lichtquellen und Projekt-Logo wurde durch einen solchen Rolle-zu-Rolle Prozess am Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik in Dresden FEP auf einer dünnen Silberelektrode hergestellt, welche im Rahmen des Projekts Projekt von der Rowo Coating GmbH entwickelt wurde.

Flexible Lichtquellen - hübsch und preisgünstig zugleich

Solche Prozesstechnologien werden in Zukunft die Preise für Lichtquellen und Solarzellen deutlich sinken lassen, benötigen jedoch flexible und transparente Elektroden und wasserdichte Barrieren, welche ebenfalls im Rahmen des TREASORES Projekts entwickelt wurden.

Die Projektelektroden sind bereits jetzt ebenso leistungsfähig und transparent wie Elektroden der aktuellen Technologie (basierend auf Indium dotiertem Zinnoxid, ITO), teilweise sind sie diesen Elektroden sogar überlegen. Sie können jedoch kostengünstiger produziert werden und beruhen nicht auf dem Import von seltener werdendem Indium.

Tomasz Wanski vom Fraunhofer FEP bestätigt, dass mit den neuen Elektroden äusserst homogene Lichtquellen auch auf grösseren Flächen mit einer Effizienz von 25 Lumen pro Watt erreicht wurden – ebenso gut wie äquivalenten Bauteile der bisherigen OLED-Technologie, die mit einem langsameren Produktionsprozess auf einzelnen Folien hergestellt werden. Im Laufe des Projektes wurden am National Physical Laboratory in Grossbritannien auch neue Testmethoden für die Biegefestigkeit von Elektroden entwickelt – dieser Test könnte auf diesem Gebiet zu einer neuen Norm führen.

Spezialfolien schützen die Elektronik vor Sauerstoff

Ein weiterer Erfolg des Projektes war die Herstellung, das Testen und die Hochskalierung der Produktion von neuen, transparenten Barrierefolien – gemeint sind Kunsstofffolien, welche verhindern, dass Sauerstoff und Wasserdampf in die organischen Bauteile eindringen und diese zerstören. Es gelang, effiziente und kostengünstige Barrieren zu produzieren, die voraussichtlich von der Schweizer Firma Amcor Flexibles Kreuzlingen weiterentwickelt und vermarktet werden können. Solche nicht permeable Barrieren sind essenziell, um die für einen kommerziellen Erfolg benötigte lange Lebensdauer organischer Solarzellen und Lichtquellen zu erreichen.

Wie mit einer im Projekt durchgeführten Lebenszyklenanalyse (LCA) bestätigt wurde, sind Solarzellen nur dann kommerziell und ökologisch sinnvoll, wenn sowohl die Effizienz wie auch die Lebensdauer ausreichend hoch sind. Indem man die Produktion von Barrieren und Elektroden kombiniert, anstatt dafür zwei separate Kunststoffsubstrate zu verwenden, können die Produktionskosten weiter reduziert und die Bauteile dünner und flexibler gestaltet werden.Optoelektronische Bauteile besitzen aktive Schichten von lediglich ein paar hundert Nanometern – weniger als 1 Prozent des Durchmessers eines menschlichen Haares – und bereits kleine Oberflächendefekte oder unsichtbare Staubpartikel können die Bauteileffizienz erniedrigen oder zu inhomogener Leuchtfläche und kurzer Lebensdauer führen.

Knowhow von 15 Partnern aus fünf europäischen Nationen
Das TREASORES Projekt vereinigte das Knowhow von neun Firmen und sechs Technologieinstituten aus fünf Ländern und wurde von Frank Nüesch von der Eidgenössischen Materialprüfungs-und Forschungsanstalt (Empa) geleitet. „Ich freue mich darauf, noch in diesem Jahr die ersten kommerziellen Produkte aus dem Projekt auf dem Markt zu sehen“, sagt Nüesch.

Michael Niggemann, CTO des Solarzellenherstellers Eight19 in Cambridge ist ebenfalls begeistert: „Das TREASORES Projekt war ein Erfolg für Eight19, da es wichtige Beiträge zur Senkung der Produktionskosten unserer Solarzellen lieferte. Wir haben damit einen entscheidenden Schritt hin zur Kommerzialisierung von organischen Solarzellen geschafft –basierend auf einer Technologie, die in Europa entwickelt wurde.“

Das Forschungsprojekt wurde finanziell durch das siebte Rahmenprogramm der Europäischen Union, Vertragsnummer 314068, unterstützt.

Weitere Informationen:

http://www.empa.ch/web/s604/treasores-oled-results

Rainer Klose | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht
16.01.2017 | Wissenschaftliche Abteilung, Französische Botschaft in der Bundesrepublik Deutschland

nachricht Greifswalder Plasmaforscher erforschen Nanomaterialien für effiziente Energiespeicherung
13.01.2017 | Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht

16.01.2017 | Energie und Elektrotechnik

Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis

16.01.2017 | Physik Astronomie