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 Neue Prozesstechnik für effizientes Bohren und Schneiden auf der LASER CHINA
22.02.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Mehr Sicherheit für Flugzeuge
22.02.2017 | FernUniversität in Hagen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2017

23.02.2017 | Veranstaltungen

Wie werden wir gesund alt? - Alternsforscher tagen auf interdisziplinärem Symposium in Magdeburg

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Latest News

From rocks in Colorado, evidence of a 'chaotic solar system'

23.02.2017 | Physics and Astronomy

'Quartz' crystals at the Earth's core power its magnetic field

23.02.2017 | Earth Sciences

Antimicrobial substances identified in Komodo dragon blood

23.02.2017 | Life Sciences