Flexible Verkapselung für Plastiksolarzellen

Status

abgeschlossen

Zusammenfassung

Die Aufgabenstellung des Projekts war die Entwicklung einer effizienten, flexiblen Verpackung für die Plastiksolarzelle. Im Zuge des Projekts wurde eine Methode zur Evaluierung der Permeationsraten von Wasser und Sauerstoff durch dünne Folien entwickelt und verschiedene kommerzielle und für das Projekt entwickelte Folien der Firma Isovolta getestet. Für die nicht-transparente Verpackung konnte gemeinsam mit Isovolta eine brauchbare Verpackung identifiziert werden. Die getesteten transparenten Folien zeigten alle eine zu hohe Permeation von Wasser bzw. Sauerstoff. Im zweiten Teil des Projekts wurden Plastiksolarzellen mit unterschiedlichen Barrierefolien verpackt und unter verschiedenen Bedingungen gealtert. Bei allen Experimenten wurde eine Verpackung mit dünnen Glasplättchen als Referenzsystem verwendet, da die Permeationsraten von H2O und O2 durch Glas gleich Null sind und die Verpackung einen idealen Schutz für die Solarzelle darstellt. Die Solarzellen wurden unterschiedlichen Temperaturen (von -40°C bis 85°C) und Luftfeuchten (0% -90%) ausgesetzt und die Änderung der Effizienz der Solarzellen über die Zeit mitverfolgt. Die Zellen mit Glasverpackung bestanden alle durchgeführten Tests mehr oder weniger unbeschadet. Zellen mit flexibler Verpackung zeigten vor allem bei erhöhten Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit sehr hohe Effizienzverluste.

Die erarbeiteten Ergebnisse lassen folgende sehr unterschiedliche Schlüsse zu:

• Die flexiblen transparenten Verpackungsmaterialien sind nicht gut genug um die Plastiksolarzelle vor den negativen Einflüssen von Wasser und Sauerstoff zu schützen.
• Die Plastiksolarzelle ist zu sensitiv gegen Wasser und Sauerstoff und daraus ergeben sich die Probleme mit der flexiblen Verpackung.

Im Laufe des Projekts hat sich innerhalb der Firma Konarka die zweite Meinung durchgesetzt. Neben der fehlenden Funktionalität und kommerziellen Verfügbarkeit spielten die unbekannten Kosten der Barrierefolien eine wichtige Rolle für die Entscheidung. Die Kostenprojektionen der Firma Isovolta und auch anderer Hersteller ergaben, selbst bei Herstellung in großen Volumina, Preise größer 20 Euro/m2 (Richtwert).

Basierend auf den Ergebnissen des Projekts wurde ein firmeninternes Programm zur detaillierten Untersuchung des negativen Einflusses von O2 und H2O und die Entwicklung einer stabileren Plastiksolarzelle gestartet. Erste Ergebnisse liegen bereits vor und sind sehr viel versprechend. Durch die Änderung der verwendeten Materialien und einen leicht geänderten Aufbau konnte die Stabilität der Solarzelle wesentlich erhöht werden. Derzeit laufen die ersten Langzeittests. Nach einer Bestätigung der erhöhten Stabilität könnten Folien mit höheren Permeationswerten für die Verpackung der Plastiksolarzelle wieder in Frage kommen. Das im Projekt erworbene Wissen über Barrierefolien und die Verpackung von Plastiksolarzellen wird also auch in Zukunft von höchster Relevanz sein.

Projektleiter

DI. Franz Padinger
Konarka Austria Forschungs- u. Entwicklungsges.m.b.H

Projekt- bzw. Kooperationspartner

ISOVOLTA AG (Projektpartner)

DI. Franz Padinger
Konarka Austria Forschungs- u. Entwicklungsges.m.b.H
Gruberstrasse 40-42, A-4010 Linz
Tel.: +43 (732) 2468-8396
Fax: +43 (732) 2468-28396
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