Dienstag, 24. Juni 2025, 17:30 Uhr – 19:00 Uhr

Entwicklung und Anwendung von Computersimulationen zur Optimierung von organischen Photovoltaik-Modulen

Beschreibung:

Der Klimawandel und die wachsende Nachfrage nach erneuerbaren Energien rücken Solarenergie zunehmend in den Fokus. Dabei gibt es verschiedene Arten von Solartechnologien. Neben den klassischen Silizium-Solarmodulen, die bereits auf vielen Dächern zu finden sind, gibt es eine vielversprechende Alternative: Organische Photovoltaik (OPV). Diese Technologie basiert auf halbleitenden Polymeren, die Strom aus Sonnenlicht erzeugen können. Der große Vorteil liegt in der Herstellung, denn die Solarmodule können gedruckt werden. Dies bietet die Möglichkeit einer kostengünstigeren Produktion.

Die in dieser Arbeit betrachtete Drucktechnik ist der Rakeldruck. In der Forschung wird diese Technik hauptsächlich für die Herstellung von OPV verwendet, da sie schnell ist und die Beschichtungsphysik der Schlitzdüsenbeschichtung ähnelt, der Technik, die am häufigsten für den R2R-Druck in großem Maßstab verwendet wird. Für die Herstellung organischer Solarmodule ist eine gleichmäßige Beschichtung wichtig, da die Schichtdicke die Effizienz beeinflusst. Ist eine Schicht zu dick, zu dünn oder ungleichmäßig, leidet die Leistung des Moduls.

In dem Projekt wurde der Einfluss der Schichtdicke auf den Wirkungsgrad experimentell auf Zellebene und mittels elektrischer Finite-Elemente-Methode (FEM) Simulationen für großflächige Module untersucht. Es wurden Formeln aufgestellt, die das Verhalten der eingespritzten Tinte während des Drucks beschreiben. Ein besonderer Schwerpunkt wurde auf die Analyse des nicht beschleunigten und des beschleunigten Drucks gelegt. Anhand von Simulationen zeigt diese Arbeit, dass eine homogene Beschichtung durch Beschleunigung der Rakel den Wirkungsgrad von organischen Solarmodulen relativ um 16,22 % steigern kann.

Referierende:

B.Sc. Annika Janßen, Studentin M-AMP

Zurück