Organische Photovoltaik

Die organische Photovoltaik teilt viele Gemeinsamkeiten mit der Dünnschichtphotovoltaik. In dem Fall werden jedoch organische, also kohlenstoffbasierte, Materialien eingesetzt. Abgesehen von wenigen Kurzmeldungen informierte photovoltaik seit 2008 mit drei Berichten, die insgesamt etwa acht Seiten Text umfassten. Schon der geringe Umfang zeigt, dass die organische Photovoltaik praktisch keine Rolle spielt. Das Gebiet wird jedoch wissenschaftlich intensiv erforscht.

Der Bericht gibt eine Übersicht zur Geschichte der organischen Photovoltaik seit den 1970er Jahren. Damals wurden zufällig Kunststoffe entdeckt, die ähnlich wie Silizium über Halbleitereigenschaften verfügten. Die Wissenschaftler Alan Heeger, Alan MacDiarmid und Hideki Shirakawa wurden für ihre Entdeckung 2000 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet.

Heeger gehörte auch 2001 zu den Gründern der US-Firma Konarka, die sich mit der Erforschung von Anwendungsmöglichkeiten befasste. 2009 hatte Konarka Module für Mobilgeräte auf den Markt gebracht. Laut Wikipedia erzielten die Module bei einer Fläche von 0,45 m² jedoch nur einen Wirkungsgrad von 3 Prozent und eine Leistung von 7,8 Watt. Nachdem erhebliche Mittel verbrannt worden waren, musste Konarka 2012 schließlich Insolvenz anmelden.

Der photovoltaik Bericht nennt einige ungelöste Probleme und gravierende Nachteile der organischen Photovoltaik. Die Zellen sind noch empfindlicher als die der bekannten (anorganischen) Dünnschichtmodule. Organische Zellen reagieren nicht nur empfindlich auf Feuchtigkeit, sondern sogar bei Kontakt mit Luft und zersetzen sich. Die erreichten Wirkungsgrade waren bescheiden. Ziel war die Einsatzfähigkeit in Marktnischen und eine Lebensdauer von zwei bis drei Jahren.

2009 befasste sich photovoltaik nochmals mit der organischen Photovoltaik. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) äußerten sich zurückhaltend. Die Dauerhaltbarkeit war offenbar nach wie vor ein großes Problem. Statt der im Labor auf sehr kleinen Flächen erreichten maximalen Wirkungsgrade bis elf Prozent konnten in Modulen nur "circa fünf Prozent" erreicht werden. Es ist offensichtlich, dass die Zellen weder praxistauglich noch konkurrenzfähig waren.

Da die Ansätze nicht mit den bewährten Silizium- oder den bekannten Dünnschichttechnologien konkurrieren konnten, wurden offenbar angestrengt Marktnischen gesucht, um die Daseinsberechtigung der organischen Photovoltaik zu begründen. Es ist klar ersichtlich, dass Argumente gesucht und notfalls konstruiert werden sollten, um Investoren anzulocken. An dieser Stelle wird auch erstmals die australische Firma Dyesol erwähnt, die wie auch andere Unternehmen Rechte an einem Patent des Schweizer Forschers Michael Grätzel erworben hatte.

Schon der Titel des Berichts weist darauf hin, dass sich die Situation der organischen Photovoltaik nicht verbessert, sondern verschlechtert hatte. Die Akteure verbreiteten Zweckoptimismus. Für nicht namentlich genannte angebliche Brancheninsider ging von der damaligen Entwicklung etwas aus, das nicht ignoriert werden konnte. Unklar bleibt jedoch, was eine solche diffuse Aussage in einem Fachmagazin zu suchen hat.

Tatsächlich war spätestens zu diesem Zeitpunkt offensichtlich, dass selbst die bekannten Dünnschichttechnologien chancenlos waren. Wie nicht anders zu erwarten war, hatten sich die robusten waferbasierten Technologien durchgesetzt.

Das Beratungsunternehmen Lux Research hatte schon 2009 die Dünnschichtphotovoltaik sehr kritisch bewertet. Laut photovoltaik kam Lux Research in einer weiteren Studie auch im Fall der organischen Photovoltaik zu klaren Schlussfolgerungen. Alex Carter, der Verfasser des Berichts, bescheinigt der organischen Photovoltaik frühestens ab 2020 ein nur geringes Marktpotential:

"Ich bin alle Anwendungsmöglichkeiten ausgiebig und gründlich durchgegangen, und nicht einmal kam die organische Photovoltaik als erste Wahl dabei heraus."(photovoltaik 09 / 2011, Seite 88)

Die Schlussfolgerung ist nicht verwunderlich, denn warum sollte man leistungsschwache, teure und instabile Zellen einsetzen, wenn es viel bessere Alternativen gibt und selbst die anorganische Dünnschichtphotovoltaik kaum Marktchancen hatte?

Durch die weitere Entwicklung seit 2011 ist das Bild inzwischen noch klarer geworden. Die waferbasierte Photovoltaik ist nochmals deutlich günstiger geworden, die Dünnschichtphotovoltaik existiert kaum noch. Schon 2012 stellte die Bank Sarasin fest, dass es in der Dünnschichtphotovoltaik mit den Firmen First Solar und Solar Frontier nur noch zwei Überlebende gab. Inzwischen ist bekannt geworden, dass sich First Solar müht, auf eine waferbasierte Technologie umzusteigen. Es ist weiter davon auszugehen, dass auch die Situation von Solar Frontier kritisch ist.

Angesichts dieser absehbaren Entwicklung ist die organische Photovoltaik erst recht chancenlos und muss derzeit als reines wissenschaftliches Forschungsfeld betrachtet werden.

12.8.2013 / Letzte Änderung: