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Flexible, kostengünstige und effiziente LED-Leuchtpanele und Solarzellen

Das EU-finanzierte TREASORES-Projekt hat mit einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren flexible Beleuchtungsfolien geschaffen, die das Potenzial für die Massenproduktion von kostengünstigen LED-Leuchtpanelen und Solarzellen haben.
Flexible, kostengünstige und effiziente LED-Leuchtpanele und Solarzellen
Innovative Lösungen und die Entwicklung neuer Technologien zur Reduzierung der Fertigungskosten von LED-Leuchtpanelen, Solarzellen und anderen organischen Elektronikbauteilen waren die Ziele des Projekts. Sein wichtigster Beitrag ist die Entwicklung und Hochskalierung von Fertigungsprozessen für neue Barrierematerialien und transparente Elektroden, die in fortschrittlicher flexibler Optoelektronik verwendet werden.

Transparente Elektroden zur Kostenreduzierung und Effizienzverbesserung

Bereits in diesem Jahr soll die Produktion von drei Elektroden auf flexiblen Substraten mithilfe von dünnen Silber-, Metallfaser oder Kohlenstoffnanoröhren starten. Einige davon werden bereits im kommerziellen Maßstab entwickelt. Tests wurden an den neuen Elektroden mit verschiedenen Arten von optoelektronischen Bauelementen durchgeführt, wobei Rollen von 100 Meter Länge eingesetzt wurden. Der Einsatz einer solchen Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung (Roll-to-Roll, R2R) ist mit Zeitungsdruckverfahren vergleichbar. Die mit dieser Methode gefertigten neuen Elektroden haben sich als geeignet für komplexe Solarzellen und Lichtquellen erwiesen.

Diese innovativen Fertigungsmethoden besitzen das Potential, Solarzellen und Lichtquellen in der Zukunft billiger zu machen, was entscheidend ist. Das würde Vorteile für die Verbraucher bringen und gleichermaßen das Wachstum von umweltfreundlicheren Beleuchtungslösungen unterstützen, wodurch man zu den ehrgeizigen Klimazielen der Europäischen Union beigetragen würde.

Die vom Projekt entwickelten Elektroden sind aus technischer Sicht genauso gut wie die Elektroden aus Indiumzinnoxid, die derzeit von der Beleuchtungsindustrie verwendet werden. Sie sind allerdings billiger in der Herstellung und sind nicht von Indium abhängig. Allerdings bezieht sich das nicht auf den Wirkungsgrad, da die neuen Elektroden eine stabile Lichtquelle über eine große Fläche unterstützen können und eine Leistung von 25 Lumen/W erreichen. Hier bieten sich Vergleiche mit dem verhältnismäßig langsameren Blatt-zu-Blatt-Fertigungsprozess (Sheet-to-Sheet) an, der zur Fertigung ähnlicher Bauelemente verwendet wird.

Zusätzlich hat das Projektkonsortium neue Techniken entwickelt, um sicherzustellen, dass die neuen Elektroden auch funktionieren, wenn sie mehrfach hintereinander gebogen wurden. Diese Prüfung besitzt das Potenzial, zur Industrienorm zu werden.

Neuartige transparente Barrierefolien

Das Projekt hat aber auch noch ein anderes spannendes Ergebnis - Test, Entwicklung und Hochskalierung neuer Fertigungsmethoden zur Schaffung von transparenten Barrierefolien. Billiges und leistungsfähiges Barrierematerial wurde geschaffen, das jetzt weiterentwickelt und kommerziell vom Schweizer Konsortiumspartner Flexibles Kreuzlingen kommerziell vorangetrieben wird.

Diese Arten von Barrierematerialien sind erforderlich, um die Lebensdauer und Effizienz der Vorrichtung zu maximieren. Dem Projekt zufolge ist dies ein entscheidendes Element, wenn es darum geht, die wirtschaftliche Lebensfähigkeit und ökologische Nachhaltigkeit von Solarzellen sicherzustellen.

Durch Integration der Fertigung von Elektroden und Barrierematerial, anstelle der Nutzung von zwei separaten Kunststoffsubstraten, hat das Projekt gezeigt, dass die Herstellungskosten für die Produktion solcher Vorrichtungen erheblich reduziert werden können sowie dünnere und flexiblere Bauelemententwürfe möglich werden.

Herausforderungen und nächste Schritte

Doch trotz des großen Erfolgs hat sich das Projektteam auch mit der Herausforderung der Fertigung von extrem flachen, sauberen und weichen Elektroden- und Barrierefolien befasst. Optoelektronische Bauelemente verfügen über aktive Schichten, die mehrere Hundert Nanometer dünn sind. Das bedeutet, dass jedes noch so kleine Staubkörnchen oder leichte Unregelmäßigkeiten der Oberfläche den Ertrag der Bauelemente beeinflussen oder zu einer kürzeren Lebensdauer und inkonsistenten, weniger effektiven Beleuchtung führen können.

Auch nach dem formellen Ende des TREASORES-Projekts im Oktober 2015 haben sich die Projektpartner weiterhin diesen Herausforderungen gestellt, Patente für die Technologie vorbereitet und auf die volle Kommerzialisierung ihrer neuartigen Vorrichtungen hingearbeitet. Das Projekt hat insgesamt etwas mehr als 9 Millionen EUR an EU-Finanzierungen erhalten.

Weitere Informationen finden Sie auf der:
TREASORES-Projektwebsite

Quelle: Gestützt auf Projektinformationen

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