Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

LOPEC 2016: Gedruckte Elektronik – Von der Idee zur Serienproduktion

06.04.2016

Eine Pilotanlage für die kundenspezifische Entwicklung gedruckter Elektronik im industrienahen Maßstab stellt das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam-Golm auf der Münchner Fachmesse für gedruckte Elektronik LOPEC 2016 vom 6. bis 7. April 2016 vor. Organische Solarzellen oder OLEDs werden am IAP auf Glas oder Folie mittels Tintenstrahldruck erzeugt. Auch kostengünstige Perovskit-Solarzellen mit einer derzeitigen Fläche von wenigen Quadratmillimetern werden in den industrienahen Maßstab übertragen. Deutschlandweit einmalig ist, dass alle organischen und anorganischen Schichten auf ein und derselben Anlage gedruckt werden können – das spart Zeit und Geld.

Leuchtende Folien, hauchdünne Displays, flexible Solarzellen – jenseits der klassischen Elektronik ermöglichen leitfähige, druckbare Tinten viele neue Anwendungen. Die erste Stufe der Produktentwicklung findet üblicherweise im Labor statt, das oft einer Manufaktur gleicht. Doch um Produkte erfolgreich in den Markt zu bekommen, müssen sowohl die verwendeten Materialien als auch die Fertigungsprozesse industrietauglich sein.


In der Pilotanlage für gedruckte Elektronik des Fraunhofer IAP sollen künftig auch kostengünstige Solarzellen aus Perovskit im industrienahen Maßstab gedruckt werden.

© Fraunhofer IAP, Fotograf: Till Budde

Überführung in den industrienahen Maßstab

»Mit der Pilotanlage bieten wir Firmen die Möglichkeit, neue Ideen in kommerzielle Produkte zu überführen«, erklärt Dr. Armin Wedel, Leiter des Forschungsbereichs Funktionale Polymersysteme am Fraunhofer IAP. Auf der Fertigungsanlage können nicht nur organische Leuchtdioden (OLED) sondern auch Solarzellen oder Sensoren entwickelt und in den industrienahen Maßstab gebracht werden.

Das spezielle Knowhow besteht einerseits darin, druckbare Materialien zu entwickeln, die in extrem gleichmäßigen und dünnen Schichten gedruckt werden können. Andererseits liegt die Herausforderung darin, Bauteile ohne einen Verlust der Performance – z. B. Lebensdauer oder Effizienz – in einen großen Maßstab zu übertragen. Gelingt dies, lassen sich größere Musterserien realisieren.

Upscaling von kostengünstigen Solarzellen aus Perovskit

Nicht nur organische Materialien können auf der Potsdamer Pilotanlage gedruckt werden: »Unsere langjährigen Erfahrungen auf dem Gebiet der organischen Elektronik übertragen wir derzeit auf Perovskit-Solarzellen, den Hoffnungsträger der Solarbranche«, so Wedel. Erst vor wenigen Jahren wurden Perovskit-Materialien für den Aufbau von Solarzellen entdeckt. Sie sind erheblich günstiger als die bisher verwendeten Siliziumsolarzellen.

Es scheint, als sei mit Perovskit bereits jetzt ein Durchbruch bei der Erzeugung von preiswertem, grünen Strom aus Sonnenlicht gelungen. Bisher sind diese Solarzellen jedoch nur wenige Quadratmillimeter groß. Am Fraunhofer IAP werden sie im Rahmen des kürzlich gestarteten EU-Projektes CHEOPS auf eine Fläche von 15 cm x 15 cm aufskaliert. Das ist nicht trivial, denn der Strom, der in jedem Punkt der Solarzelle entsteht, muss über die Elektroden bis an den Rand des Moduls geführt werden.

Bei so einer großen Fläche kann es dabei zu hohen Stromverlusten kommen. Um Ineffizienzen entgegenzuwirken, drucken die Forscher vor der stromerzeugenden Schicht speziell entwickelte Gitterstrukturen auf. Neben der geringen Fläche haben Perovskit-Solarzellen ein weiteres Defizit: sie sind nur sehr kurzlebig. »Die Erhöhung der Lebensdauer möchten wir durch Verkapselungsverfahren erreichen. Auch hier profitieren wir von unserem umfangreichen Wissen aus der OLED-Technologie«, erklärt Wedel.

Material- und Technologieentwicklung: Organische Solarzellen, OLEDs und Quantum Dots

Neben der Pilotanlage stellen die Fraunhofer-Forscher auf der LOPEC in Halle B0 | Stand 100 ihre neusten Material- und Technologieentwicklung gedruckter Elektronik aus der Pilotanlage vor: umweltfreundliche, organische, flexible, gedruckte Solarzellen mit einer Effizienz von über 3 Prozent, wasserlösliche und cadmiumfreie Quantum Dots sowie OLEDs für die Displayindustrie.


Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

Das Fraunhofer IAP in Potsdam-Golm ist spezialisiert auf Erforschung und Entwicklung von Polymeranwendungen. Es unterstützt Unternehmen und Partner bei der maßgeschneiderten Entwicklung und Optimierung von innovativen und nachhaltigen Materialien, Prozesshilfsmitteln und Verfahren. Neben der umweltschonenden, wirtschaftlichen Herstellung und Verarbeitung von Polymeren im Labor- und Pilotanlagenmaßstab bietet das Institut auch die Charakterisierung von Polymeren an. Synthetische Polymere auf Erdölbasis stehen ebenso im Fokus der Arbeiten wie Biopolymere, Polymere aus nachwachsenden Rohstoffen und chemisch, physikalisch oder biologisch funktionalisierte Polymere. Die Anwendungsfelder sind vielfältig: Sie reichen von Biotechnologie, Medizin, Pharmazie und Kosmetik über Elektronik und Optik bis hin zu Anwendungen in der Verpackungs-, Umwelt- und Abwassertechnik oder der Luftfahrt-, Automobil-, Papier-, Bau- und Lackindustrie. | Institutsleitung: Prof. Dr. Alexander Böker

CHEOPS – Entwicklung kostengünstiger, hocheffizienter Perovskit-Solarzellen

CHEOPS ist ein Forschungsprojekt, das von dem Europäischen Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 mitfinanziert wird. Auf der Grundlage der so genannten Perovskit-Photovoltaik-Technologie wollen die 12 europäischen Partner aus Industrie und Wissenschaft eine neue Art von Photovoltaik-Zelle entwickeln, die sowohl kostengünstig als auch effizient ist. Das Projekt läuft von Februar 2016 bis Januar 2019.

www.cheops-project.eu

Dr. Sandra Mehlhase | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP
Weitere Informationen:
http://www.iap.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Boden – Grundlage des Lebens / Bodenforscher auf der Internationalen Grünen Woche
16.01.2018 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

nachricht EMAG auf der GrindTec 2018: Kleine Bauteile – große Präzision
11.01.2018 | EMAG GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

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

22.01.2018 | Veranstaltungen

Transferkonferenz Digitalisierung und Innovation

22.01.2018 | Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

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

22.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft

22.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Ein Haus mit zwei Gesichtern

22.01.2018 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics