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OET | Fraunhofer FEP

© OET | Fraunhofer FEP | Der Wirkungsgrad von einem Prozent reicht den Forschern zufolge aus, um etwa Verpackungen mit integrierter Elektronik mit Strom zu versorgen.

Weltweit erste organische Solarzelle aus recyceltem Material

Fraunhofer-Forscher und Partner entwickeln organische Solarzelle auf recyceltem Material. Die Wissenschaftler haben einen Kunststoff verwendet, der aus Verpackungsmaterial für Getränkebeutel stammt. Der Rezyklatanteil liegt bei 50 Prozent. Am Projekt waren unter anderem die Fraunhofer-Institute IVV und FEP beteiligt.

Einem europäischen Forscherteam ist es gelungen, Kunststoffabfall als Trägermaterial für organische Solarzellen einzusetzen. So haben das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV und das französische IPC Centre Technique Industriel de la Plasturgie et des Composites mit recycelten Polypropylen (rPP), gemischt mit neuem Polyproypylen (vPP), eine Substratfolie für gedruckte Elektronik hergestellt. Der Anteil des wiederverwerteten Materials betrug 50 Prozent. Das recycelte Polypropylen (rPP) stammte aus einem neu entwickelten Verpackungsmaterial für Getränkebeutel.

Forscher des Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP haben darauf dann eine transparente Elektrode aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) aufgebracht. Das geschah über eine Rolle-zu-Rolle (R2R)-Vakuumbeschichtung mittels Magnetron-Sputtern mit speziell angepassten Prozess- und Wickelparametern. Nach Angaben der Wissenschaftler wies das ITO trotz der im Substrat verwendeten Rezyklate fast den gleichen Schichtwiderstand auf, der auch auf unbehandelten Foliensubstraten erreicht wurde.

Organic Electronics Technologies P.C. (OET) in Griechenland übernahm schließlich die R2R-Schlitzdüsen-Beschichtung zur Herstellung der organischen Solarzellen, gefolgt von einem Verkapselungsschritt und dem anschließenden Druck der organischen Materialien bis zur Fertigstellung der organischen Solarzelle. Mit einem maximalen Wirkungsgrad von einem Prozent konnten die Experten die Funktion der Solarzelle als Bauelement nachweisen.

Strom für „smarte“ Verpackungen

„Der Wirkungsgrad von etwa einem Prozent reicht bereits aus, um eine breite Palette von intelligenten Einwegverpackungen mit ausreichend elektrischer Energie zu versorgen“, erklärt Vasileios Kyriazopoulos, Projektleiter bei OET. Künftig könnten auf Basis dieser ersten Entwicklungen Produkte wie smarte Verpackungen, aber auch Zeitschriften mit interaktiver Werbung oder auch Consumer Geräte konzipiert werden.

Kyriazopoulos verweist darauf, dass der Wirkungsgrad von organischen Solarzellen, die auf recycelten, zu 50 Prozent aus rPP bestehendem Material gedruckt werden, noch um mehr als fünf Prozent gesteigert werden könnte. Hebel dafür lägen im gesamten Herstellungsprozesses, einschließlich Folienextrusion, Schichtdesign, Druck und Verkapselung.

Die Forscher haben ihr Vorhaben im Rahmen des EU-Projektes FlexFunction2Sustain realisiert. Das Projekt darauf zielt, Unternehmen dabei zu unterstützen, innovative Konzepte und Ideen für Produkte auf der Basis von nanofunktionalisierten Kunststoff- und Papieroberflächen und -membranen auf den Markt zu bringen. Ein Anwendungsfeld ist das so genannte Smart Packaging. So sollen künftig kurzlebige Verpackungsmaterialien etwa für Medikamente mit flexibler Elektronik ausgestattet die Medikamenteneinnahme überwachen oder sensible Produkte auf ihrem Lieferweg tracken. Um solche Verbund- und Mehrschichtmaterialien, die nicht rezyklierbar oder abbaubar sind, zu ersetzen, werden im Rahmen von FlexFunction2Sustain neuartige Polymerzusammensetzungen (auf biologischer Basis und/oder biologisch abbaubar) und angepasste Produktdesigns als Lösungsansatz diskutiert.

Quelle

Der Bericht wurde von der Redaktion „pv-magazine“ (Ralph Diermann) 2022 verfasst – der Artikel darf nicht ohne Genehmigung weiterverbreitet werden! | Mehr Artikel von Ralph Diermann | | „pv magazine“ 02/2022 | Online bestellen!

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