Fle­xi­bel und leucht­kräf­tig

Eine flexible Lichtquelle aus organischen LEDs, die im Rahmen des TREASORES-Projekts ent­wickelt wurde. Ein Schlüssel­bereich dieser Technik sind flexible Elek­troden und luft­un­durch­lässige Barriere­schichten. Diese leuchtende Folie wurde am Fraun­hofer-FEP in einem kosten­günstigen Rolle-zu-Rolle-Prozess her­ge­stellt. (Bild: Fh.-FEP)

Eine flexible Lichtquelle aus organischen LEDs, die im Rahmen des TREASORES-Projekts ent­wickelt wurde. Ein Schlüssel­bereich dieser Technik sind flexible Elek­troden und luft­un­durch­lässige Barriere­schichten. Diese leuchtende Folie wurde am Fraun­hofer-FEP in einem kosten­günstigen Rolle-zu-Rolle-Prozess her­ge­stellt. (Bild: Fh.-FEP)

Biegsame, leuchtende Module, die wie eine Zeitung im Roll-to-Roll-Verfahren gedruckt werden können, hat ein europäisches Forscherteam im Rahmen eines dreijährigen Projekts entwickelt. Diese Technik legt den Grundstein für kostengünstige LED-Leuchtflächen und Solarzellen der Zukunft. Das Projekt TREASORES – Transparent Electrodes for Large Area Large Scale Production of Organic Optoelectronic Devices – vereinte das Knowhow von neun Firmen und sechs Forschungs­instituten aus fünf europäischen Ländern. Das Vorhaben startete im November 2012 mit dem Ziel, die Produktions­kosten von organischen Bauteilen wie Solarzellen und LED-Paneelen spürbar zu reduzieren. Das Projekt wurde mit neun Millionen Euro von der Europäischen Union und weiteren sechs Millionen Euro durch Eigenmittel der Partner finanziert. Es erbrachte sieben Patente, ein Dutzend wissenschaftliche Publikationen sowie maßgebliche Beiträge zu internationalen Organisationen für Normung.

Als wichtigstes Ergebnis hat das Projekt Produktions­prozesse für ver­schie­dene Typen transpa­renter Elektroden und Barriere­materialien für die nächste Generation flexibler Opto­elektronik entwickelt und in einem zweiten Schritt für die Industrie­produktion hochskaliert. Drei dieser Elektroden auf flexiblen Substraten – sie basieren entweder auf Kohlenstoff­nano­röhrchen, Metall­­fasern oder dünnen Silber­schichten – werden bereits kommerziell produziert oder sollen noch dieses Jahr auf den Markt kommen. Die nächste Generation von Lichtquellen und Solarzellen soll mittels Rolle-zu-Rolle-Fabrikation hergestellt werden, wofür sich die neuen Elektroden besonders gut eignen.

Solche Prozesstechnologien werden in Zukunft die Preise für Lichtquellen und Solarzellen deutlich sinken lassen, benötigen jedoch flexible und transparente Elektroden und wasser­dichte Barrieren, welche ebenfalls im Rahmen des Projekts entwickelt wurden. Die Projekt­elektroden sind bereits jetzt ebenso leistungsfähig und transparent wie Elektroden der aktuellen, auf indium­dotiertem Zinnoxid basierenden Technologie, teilweise sind sie diesen Elektroden sogar überlegen. Sie können jedoch kosten­günstiger produziert werden und beruhen nicht auf dem Import des knapp werdendem Elements Indium.

Flexible Elektroden aus leitfähigem Textil wurden im Rahmen des Projekts in einem kostengünstigen Rolle-zu-Rolle-Prozess hergestellt. Die so produzierten Elektroden sind im Bereich des sichtbaren Lichts und im nahen Infrarot optisch sehr durchlässig und zeichnen sich durch geringen elektrischen Widerstand aus. (Bild: Sefar)

Flexible Elektroden aus leitfähigem Textil wurden im Rahmen des Projekts in einem kostengünstigen Rolle-zu-Rolle-Prozess hergestellt. Die so produzierten Elektroden sind im Bereich des sichtbaren Lichts und im nahen Infrarot optisch sehr durchlässig und zeichnen sich durch geringen elektrischen Widerstand aus. (Bild: Sefar)

Ein weiterer Erfolg des Projekts war die Herstellung, das Testen und die Hochskalierung der Produktion von neuen, transparenten Barrierefolien – also Kunststofffolien, die verhindern, dass Sauerstoff und Wasserdampf in die organischen Bauteile eindringen und diese zerstören. Es gelang, effiziente und kostengünstige Barrieren zu produzieren, die voraussichtlich von der Schweizer Firma Amcor Flexibles Kreuzlingen weiterentwickelt und vermarktet werden können. Solche nicht permeable Barrieren sind essenziell, um die für einen kommerziellen Erfolg benötigte lange Lebensdauer organischer Solar­zellen und Lichtquellen zu erreichen.

Wie mit einer im Projekt durch­ge­führten Lebens­zyklenanalyse bestätigt wurde, sind Solarzellen nur dann kommerziell und ökologisch sinnvoll, wenn sowohl die Effizienz wie auch die Lebensdauer ausreichend hoch sind. Indem man die Produktion von Barrieren und Elektroden kombiniert, anstatt dafür zwei separate Kunst­stoff­­sub­strate zu verwenden, können die Produktions­kosten weiter reduziert und die Bauteile dünner und flexibler gestaltet werden. Opto­elektronische Bauteile besitzen aktive Schichten von lediglich ein paar hundert Nanometern. Bereits kleine Oberflächen­defekte oder unsichtbare Staubpartikel können die Effizienz verringern oder zu inhomogener Leuchtfläche und kurzer Lebensdauer führen. (Quelle: Empa / pro-physik.de)

Speak Your Mind

*