04.01.2016
Der Markt der Solarzellen wird von Silizium-Technologien dominiert [1]. In Ergänzung zu den Silizium- und weiteren Technologien wird intensiv an Solarzellen auf Basis von organischen Verbindungen geforscht. Diese zielen häufig auf neuartige Anwendungen ab (z.B. Integration in Bauglas [2]).
Hierbei ist das Feld der organischen Solarzellen sehr vielfältig. Um die Einflüsse der Umgebungsbedingungen auf die unterschiedlichen Typen von Solarzellen zu untersuchen, wurde im Rahmen einer Doktorarbeit [3] ein Laser-basierter Differential Spectral Responsivity (DSR)-Messplatz aufgebaut. Anschließend wurden unter anderem zwei organische Solarzellen auf Basis kleiner Moleküle sowie eine Farbstoffsolarzelle untersucht und kalibriert.
Die Untersuchungen haben ergeben, dass die Vielzahl an Technologien unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten, Temperatur- und Bestrahlungsstärkekoeffizienten aufweisen. Auch die Winkelabhängigkeit der organischen Solarzellen unterscheidet sich zu der Winkelabhängigkeit von den marktüblichen Silizium-Solarzellen. Des Weiteren konnte bei der Farbstoffsolarzelle eine ausgeprägte Frequenzabhängigkeit des Kurzschlussstromes beobachtet werden.
Exemplarisch sind in Bild 4.14_Wirkungsgrade die Wirkungsgrade a) einer organischen Solarzelle auf Basis kleiner Moleküle und b) einer Si-Referenzsolarzelle in Abhängigkeit von der Bestrahlungsstärke und Temperatur dargestellt. Es zeigt sich, dass der Wirkungsgrad der organischen Solarzelle mit zunehmender Bestrahlungsstärke sinkt und mit zunehmender Temperatur steigt, während die c-Si Solarzelle ein gegensätzliches Verhalten aufweist.
Da in der Praxis unterschiedlichste Umgebungsbedingungen eintreten können, unterstreichen diese Ergebnisse die Relevanz einer umfangreichen Charakterisierung und Kalibrierung von Solarzellen. Nur so ist es möglich eine gute Vergleichbarkeit unterschiedlicher Solarzellen-Technologien zu gewährleisten.
Literatur:
[1] G. Masson, M. Latour, M. Rekinger, I.-T. Theologitis, M. Papoutsi, Global Market Outlook (2013)
[2] Heliatek, AGC Glass Europe, Heliatek und AGC unterzeichnen Entwicklungsvereinbarung zur Integration von organischen Solarfolien in Bauglas (2013)
[3] T. Fey, Charakterisierung von organischen Solarzellen an einem neu aufgebauten Laser-basierten DSR-Messplatz, Dissertation, (2015)
Wirkungsgrad a) einer organischen Solarzelle auf Basis kleiner Moleküle und b) einer Si-Referenzsolarzelle in Abhängigkeit von der Bestrahlungsstärke und Temperatur.