Die organischen Solarzellen stehen vor dem Durchbruch

In organischen Solarzellen steckt sehr viel Potenzial. Die Zellen sind flexibel, umweltschonend und können leicht auf unterschiedlichen Dächern verbaut werden. Deutschland wurde in Europa führend im Bereich der Entwicklungen, da es bereits zahlreiche Hersteller von organischen Solarzellen gibt. In China sind allerdings die 10 größten Solarhersteller der Welt vorzufinden. Deutschland könnte den Markt wieder zurückerobern, wenn die richtigen Schritte vorangetrieben werden. Dazu gehören auch Gesetzte und Förderungen.

Dächer sind eine Herausforderung für Solarzellen

Für herkömmliche Solarzellen sind Dächer eine große Herausforderung. Die Formen der Dächer sind unterschiedlich. Sie können sehr steil und verwinkelt sein. Auch Fenster und Dachgauben, die nicht verdunkelt werden sollen, sind bei der Montage von Solarzellen zu berücksichtigen. Allgemein ist es sinnvoll, wenn auf jedem Dach Solarzellen montiert werden würden, doch das ist in der Praxis nicht so einfach. Bis jetzt.

Entwicklung bis 2035

Deutschland hat ein ambitioniertes Ziel. Bis 2035 soll Deutschland komplett mit Ökostrom versorgt werden. Damit dies gelingen kann, wurden auch die Vorschriften für Solaranlagen bei Neubauten verschärft. Im EEG (Erneuerbare-Energie-Gesetz) wurde geregelt, dass eine installierte Photovoltaik-Anlage eine Leistung von 215 Gigawatt im Jahr bis 2025 produzieren muss. Der Ausbau muss sich daher von derzeit gut 7 Gigawatt im Jahr 2022 auf jährlich 22 Gigawatt verdreifachen. Ein Gigawatt kann mit der Leistung eines Kernkraftwerks verglichen werden. Damit dieses Ziel erreicht werden kann, braucht es viel Fläche und auch neue Formen der Solaranlagen, die das Problem mit den unterschiedlichen Dachflächen lösen können. Die Lösung liegt klar in organischen Solarzellen.

Funktionsweise der organischen Solarzellen

Diese bestehen aus Kohlenwasserstoffverbindungen und nicht aus Silizium. Sie sind sehr dünn und auch relativ leicht. Organische Solarzellen basieren auf dem gleichen Funktionsprinzip wie alle anderen Solarzellen. Doch der wesentliche Vorteil besteht darin, dass sie auch biegsam sind. Der photovoltaische Effekt tritt bereits bei hauchdünnen Halbleiterschichten ein. Materialstärken von zwei Tausendsteln Millimetern oder weniger genügen. Organische Solarzellen ermöglichen somit umfangreiche neue Gestaltungsmöglichkeiten und können mit wenigen Handgriffen und ohne Werkzeug angebracht werden. Die organischen Solarzellen sind als Folie ausgeführt und können mit einem doppelseitigen Klebeband befestigt und auch wieder unkompliziert entfernt werden.

Einsatzmöglichkeiten von organischen Solarzellen

Bis jetzt wurden Solarzellen primär auf Hausdächern montiert. In Zukunft ist es mithilfe der organischen Solarzellen möglich, diese auch auf Autos oder sogar auf Flugzeugtragflächen zu installieren. Auch in Glasfassaden und direkt in Fenstern können die organischen Zellen eingebaut werden, denn sie absorbieren nur einen Teil des sichtbaren Lichts.

Marktvolumen steigt kontinuierlich

Im Jahr 2020 lag das Marktvolumen von organischen Solarzellen bei 97 Millionen Dollar. Laut Prognosen soll es 2031 bei 807 Millionen Dollar liegen. Sollte der Wirkungsgrad tatsächlich weiter zunehmen, könnte das Wachstum aber wesentlich stärker sein.

Steigerung des Wirkungsgrads

Der Wirkungsgrad war bisher gering. Daher wurden bis jetzt organische Solarzellen noch nicht stark eingesetzt. Dies sollte sich in Zukunft aber ändern. Die herkömmlichen Siliziummodule können 20 % der Sonnenenergie in Strom umwandeln. Bei organischen Solarzellen beläuft sich der Wert etwa nur auf 9 %. In Hongkong konnten Wissenschaftler aber bereits einen Wirkungsgrad von 19 % erreichen. Somit ist im Bereich der organischen Photovoltaik noch ein großes Potenzial. Optimierte Materialien werden eingesetzt, die die Moleküle während der chemischen Reaktion geordnet stapeln. Diese erhöhen die Effizienz sowie die Stabilität und als Ergebnis den Wirkungsgrad.

China führend im Bereich der Solarenergie

Die Marktmacht von China ist in der folgenden Grafik ersichtlich: 10 der größten Solarzellenhersteller weltweit nach Absatz im Jahr 2022 befinden sich in China.

Im Jahr 2021 wurden rund 309 Gigawatt Leistung in China produziert. Dies entspricht in etwa 33 % der weltweit produzierten Leistung. Deutschland war früher auch führend im Bereich der Solarenergie, hat aber in den letzten Jahren an Einfluss abgebaut.

Fazit: Um den Markt zurückzuholen, müsste Deutschland billiger produzieren oder über weitere Patente und Know-how verfügen. Die organischen Zellen sind somit eine gute Möglichkeit, den heimischen Markt wieder auszubauen. Damit das gelingen kann, wird auch eine stärkere Forschungsförderung gefordert. Das Potenzial in Deutschland ist auf jeden Fall vorhanden.