Diskussion:Organische Solarzelle

Auch Nachteile aufzeigen!

Schön, dass dieser Artikel "laut Überschrift" die Vor UND Nachteile von organischen aufzeigen soll. Die Vorteile sind in diesem Abschnitt ja hinreichend aufgeführt, jedoch KEIN EINZIGER Nachteil. Diese sind jedoch vorhanden und unumstritten, so dass hier ein verzerrtes Bild der Leistungsfähigkeit von organischen Solarzellen entsteht. Ich habe Sie ergänzt (übrigens genau in Einklang mit den im Text vorhandenen Informationen), jedoch wurden die Ergänzungen sofort wieder gelöscht. Somit muss ich leider Voreingenommenheit/bewusste Beschönigung dieser noch neuen Technologie unterstellen. Auch der Übersichtlichkeit wird durch so ein Löschverhalten nicht genug Rechnung getragen.

MfG Dr. rer. nat. (nicht signierter Beitrag von 78.50.249.48 (Diskussion | Beiträge) 12:06, 5. Apr. 2010 (CEST))

??? Geht es um diese Änderung? Wenn ja, dann wurde nichts gelöscht. Lediglich wurden die neuen Informationen noch nicht gesichtet, so dass sie nur in der Entwurfsversion erscheinen. Bitte nächstes mal erst die Versionsgeschichte ansehen und nicht immer gleich von negativem Löschverhalten sprechen. --Cepheiden 06:00, 6. Apr. 2010 (CEST)

Farbstoffzellen

Gewöhnlich fallen die Farbstoffsolarzellen ja nicht unter die organische Photovoltaik. Zwar gehören die Farbstoffe auch zur organischen Chemie, aber man unterscheidet die beiden Technologien, weil der Aufbau ein ganz anderer ist. Findet Ihr das gut, dass dann hier der Rekordwirkungsgrad von 10% einer Farbstoffsolarzelle in diesem Artikel auftaucht? (nicht signierter Beitrag von Caccuppino (Diskussion | Beiträge) 09:20, 22. Jul 2011 (CEST))

Darüber habe ich mich auch gewundert und wäre dagegen die 10.6% der Gräzelzelle aus dem Nature Paper hier zu zitieren. Vorschlag: Schon oben in der Einleitung klar machen, dass es einen separaten Eintrag Grätzel-Zelle gibt und das Infos zu diesen dort zu finden sind. -- tokes 10:20, 31. Aug. 2011 (CEST)

Widerspruch?

Unter den Vor- und Nachteilen ist einmal von niedrigen Materialkosten die Rede, dann aber von teilweise in der Herstellung teurem Material. Lässt sich dieser Widerspruch irgendwie auflösen? Asdrubal 16:41, 10. Dez. 2011 (CET)

Die niedrigen Materialkosten entstehen durch die geringen Schichtdicken von einigen Nanometern. Die Ausgangsmaterialien (Polymere und kleine Moleküle) sind natürlich nicht billig (Vergleich z.B. 1kg Silizium zu 1kg Polymer+PEDOT:PSS+ITO+C60 usw... [6,6]-Phenyl C61 butyric acid methyl ester kostet derzeit z.B. 737.00€ für 100mg!!! Quelle: sigma aldrich

-- Ciwd2 10:56, 14. Feb. 2012 (CET)

Naja, die Materialdicke hebt den Widerspruch nicht wirklich auf, denn man brauch ja eine gewisse Mindestdicke, damit das Licht überhaupt effizient mit dem Material wechselwirkt. Insgesamt ist das wohl eher ein Vorteil der Dünnschichtsolarzellen. Ich kann mir aber vorstellen, dass in der Massenproduktion die Kosten für die Synthese der organischen Materialien sinken. Der Abbau von immer seltener werdenden anorganischen Rohstoffen, wird hingegen eher teuerer als günstiger. Silizium ist verhältnismäßig günstig, da die notwendigen Rohstoffe reichlich vorhanden sind und das Material lange in großen Mengen produziert wird. --Cepheiden 11:35, 14. Feb. 2012 (CET)

Schau dir mal folgendes aktuelles Beispiel an. Falls du keinen Zugriff haben solltest, die hier aufgezeigte Zelle ist insgesamt 200 nm dick (ohne Substrat). Das ist nur ein Bruchteil von dem, was z.B. eine CIGS-Zelle mit ca. 4000 nm aufweist(spreche aus erster Hand). Es handelt sich somit nur um wenige Moleküllagen (ein Fullerenmolekül z.B ca. 1 nm Durchmesser) aktiver Schicht und somit ist zwar das Ausgangsmaterial sehr teuer, die Zelle jedoch sehr billig. Somit ist der Widerspruch für mich eindeutig geklärt und kann somit auch von der Liste der Nachteile genommen werden.

-- Ciwd2 23:45, 14. Feb. 2012 (CET)

Da fallen mir auf die Schnelle ein paar Anmerkungen ein: 1.) In wieweit widerspricht, das meiner Aussage, dass eine gewisse Mindestdicke benötigt wird? 2.) Sind die Wirkungsgrade der Fulleren-Solarzelle vergleichbar mit der von dir genannt CIGS-Zelle? 3.) Würde eine 4 µm Fullerenschicht eine wesentliche Verbesserung des wirkungsgrades bringen oder ist sie bei 200 nm bereits nahe am Optimum? 4.) Vor mich als Ingenieur im Bereich Halbleitertechnik (allerdings weniger der Photovoltaik) sind 200 nm nicht "wenige Nanometer". 5.) Wie ist das Kostenverhältnis von 4000 nm dicken CIGS-Schichten zu 200 nm dicken Fulleren-Schichten? --Cepheiden 16:44, 15. Feb. 2012 (CET)

Zu 1.)

Dem wollte ich nicht widersprechen und habe ich glaube auch nicht so weit ich das sehen kann.
Zu 2.)

Vergleichbar sind sie noch nicht und werden sie auch nicht sein. Nach Allem was ich gehört habe, geht auch bisher niemand davon aus, der die Wirkungsgrade irgendwann auf gleichem Niveau sein werden (noch dazu bei den heutigen Steigerungsraten der anderen Solarzellenarten)
3.)
Das Gute bzw. das Schlechte ist, dass Elektron-Loch-Paare (hier gebunden als Frenkel-Exzitonen) nur ca. 10 nm Diffusionslänge und eine Lebensdauer von wenigen Nano bis Picosekunden besitzen. Dadurch MÜSSEN Schichten in organischen Solarzellen so dünn sein, damit Ladungsträger an der Donator-Akzeptor-Grenzfläche (wie ein pn-Übergang) überhaupt getrennt werden können. Es geht also weniger um die Schichtdicke, sondern darum, ein (am besten perfekt organisiertes) Donator-Akzeptor-Netzwerk aufzubauen, in dem jedes erzeugte Exziton in seiner Lebensdauer mit seiner Diffusionslänge an die Phasengrenzfläche gelangen kann und dort in freie Ladungsträger getrennt werden kann. Eine Erhöhung der Schichtdicke würde somit rein garnichts bringen, da in diese "tieferen" Schichten der Schicht kein Licht bzw. keine Exzitonen gelangen würden. Der Einklang alle Schichten ist somit sehr wichtig, aber schwer herzustellen. Noch dazu kommen Phänomene wie Polaron und Bi-Polaronen, die auch durch gezielte Schichtbeeinflussung eliminiert werden müssen. Die 2 Technologien sind somit nur schwer miteinander vergleichbar.
4.)
Damit war die Schichtdicke des gesamten Zellstapels gemeint, der dann nochmal aus 4-6 Einzelschichten besteht (Donator,Akzeptor,Frontkontakt,Rückkontakt,Löcherleitschicht,Elektronenleitschicht etc.) Jede dieser Schicht ist somit nur wenige Nanometer dick und lässt sich dann schon mit elektrotechnischen Größenordnungen vergleichen finde ich.
5.)
Da könnte man jetzt sehr weit ausholen, klar feststellen muss man aber, dass CIGS eben aus Indium,Gallium und Selen besteht und diese Rohstoffe z.Z. noch in den Händen einzelner Länder (z.B. China) liegen. Dementsprechend kann es da zu unvorhersehbaren Preissteigerungen kommen, die bei aus Kohlenstoff synthetisierbaren "Rohstoffen" nicht auftreten können. Die genauen Preise liegen nicht offen und sind wohl bei jedem einzelnen Betriebsgeheimnis. Ich denke jedoch, dass sich Preise der OPV mit vermehrter Massenproduktion weit unter denen von z.B. CIGS einsiedeln werden.

Was noch zu Kostenreduktion führen kann, sind neuartige Abscheidetechniken. Vakuumfreie Rolle-zu-Rolle Prozesse besitzen natürlich enorme Kosteneinsparungspotentiale als z.B. vakuumbasierte CVD-Prozesse.

Es bleibt also spannend ;)

-- Ciwd2 10:04, 20. Feb. 2012 (CET)

Einige Vor- und Nachteile sind gar keine

Einige der aufgezeigten Vor-und Nachteile sind meiner Meinung nach keine und sollten gelöscht werden. Den Vorteil des besseren Schwachlichtverhaltens gegenüber Dickschichtzellen würde ich jedoch noch einfügen.

-Vorteil: "Hohe Stromausbeuten durch Dünnschicht-Großflächentechnologien für Kunststoffe"

Hat nichts mit organischen Solarzellen zu tun, sondern hängt von den elektrischen Parametern jeder Solarzelle ab. Die "Stromausbeute", also die Stromdichte wird pro Fläche als Kurzschlussstrom angegeben. Hohe Stromausbeuten rühren immer nur von hohen Füllfaktoren oder Wirkungsgraden und haben nichts mit der dazugehörigen Fläche zu tun.

-Nachteil: "Die niedrigen Wirkungsgrade bedingen einen höheren Flächenbedarf, was mit entsprechend hohen Installationskosten verbunden ist"

Würde ich auch rausnehmen, da die Einsatzgebiete der OPV völlig andere sind. Die OPV ist kein Konkurrent zur Dickschicht- oder Dünnschichttechnologie, sondern ein eigenständiger Zweig, der eher in Richtung Funktionalität geht. Die Fläche ist dabei erstmal weniger wichtig, sondern eher Anwendungsgebiete, die von den ersten und zweiten Generationen nicht abgedeckt werden können. Nach allem was ich bisher gehört habe geht kein Hersteller von OPV-Produkten davon aus, großflächige Silizium oder CIGS-Module verdrängen zu können bzw. zu wollen.

-- Ciwd2 00:45, 15. Feb. 2012 (CET)

Nunja, es ist schon ein Nachteil gegenüber konventionellen Solarzellen. Dass sie aufgrund ihrer Eigenschaften einen anderen Bereich bedienen kann nicht als Grund genutzt werden, dass man diesen Nachteil entfernt. Denn entweder vergleicht man ähnliche Techniken, und dieser Nachteil ist gültig, oder man scheut den Vergleich komplett, weil sie andere Felder bedienen und nicht vergleichbar sind. Falls letzteres der Fall ist müsste die komplette Liste aus Vor- und Nachteilen entfallen (zumal der Vergleich ja die ursprüngliche Motivation ist). Insgesamt ist der Absatz ein günstiges Beispiel für meine Ablehnung gegenüber Pseudolisten, denn hier werden die Zusammenhänge viel zu wenig differenziert betrachtet und erklärt. --Cepheiden 16:53, 15. Feb. 2012 (CET)

Da stimme ich dir voll und ganz zu. Auch die Sache mit der Liste, die eher verwirrt, als informiert. Der Nachteil ist schon da, aber z.Z. nur noch im Wirkungsgrad, also das, was die Zelle unter Standardbedingungen (25°C 1000W AM1,5) "schmückt". Ich finde, man sollte diesen Abschnitt nochmals komplett überdenken bzw. anders aufsetzen, so dass mehr Durchblick herrscht. Vorteile der Dünnschichten oder der organischen PV sind ja auch das verbesserte Schwachlichtverhalten und die Erhaltung des Wirkungsgrades auch bei stiegender Außentemperatur. Du hast dann zwar einen nominell geringeren Wirkungsgrad, der dann schließlich aber durch den Leistungsabfall von konventionellen Zellen bei schwachem Licht oder hohen Temperaturen oder tiefer stehenderer Sonne in einen praktisch höheren Wirkungsgrad der OPV übergehen kann.

Man sollte also klare Vor- und Nachteile mit harten Fakten untermauern, den Einsatzschwerpunkt beider Technologien jedoch klar differenziert darstellen. Sowas kannst du zum Beispiel mit konventionellen Typen garnicht machen. Und da ist es dann auch erstmal egal, welcher Wirkungsgrad vorliegt.

-- Ciwd2 09:32, 20. Feb. 2012 (CET)

"Spekulation"??

Hallo!

Ich habe den Abschnitt "Aussichten" vorhin um die geplante Markteinführung der Heliatek-Zellen in den kommenden Monaten ergänzt und die Stelle mit einer Pressemitteilung belegt. Diese Änderung wurde von Benutzer:Wdwd gelöscht. Der Kommentar dazu: "Spekulation über Zukunft entfernt".

Ich halte es für die "Aussichten" schon relevant zu schreiben, dass es eine Firma gibt, die in Kürze (noch dieses Jahr) mit organischen Solarzellen an den Markt kommen will. Eine so konkrete Absicht, für die ja auch die entsprechenden Produktionskapazitäten bestehen, halte ich nicht für eine "Spektulation". Deshalb würde ich den Satz gerne wieder in den Artikel aufnehmen.

Wie seht ihr das?? Grüße -- MutluMan 15:13, 2. Jun. 2012 (CEST)

Lass es. Das gilt hier in der Wikipedia als Glaskugelei. Wenn sie auf dem Markt sind und die Zellen nachweisbar von den Kunden angenommen werden - gerne. Bis dahin: Nein. -- CC 15:15, 2. Jun. 2012 (CEST)

Hi MutluMan, was in Zukunft sein wird oder nicht sein wird ist Spekulation und nicht belegbar. Wenn es soweit ist und dieser Punkt über Sekundärquellen/Relevanz nachweisbar ist, ist immer noch genug Zeit und Raum um die dann entstanden Fakten anzuführen. Bedenke bitte allgemein, dass gerade Firmen in deren PR/Marketing-Publikationen notorisch zu Übertreibungen und bei Eigendarstellung nicht zu objektiver Darstellung neigen - abgesehen von dem Problem der Primärquelle.--wdwd (Diskussion) 15:41, 2. Jun. 2012 (CEST)

Wirkungsgrad / Bezug zur Fläche

Hallo,

ich möchte gerne darauf hinweisen, dass der Satz "Der Wirkungsgrad, mit dem Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird, liegt bei speziellen, in Laboren mittels Einzelanfertigung hergestellten Zellen, die Flächen von etwa 1 cm² aufweisen, mit 17,3 % (Stand August 2018)[1]..." nach meinem besten Wissen und Gewissen nicht der Realität entspricht. Tatsächlich findet man in den Solar Efficiency Tables (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/pip.3303) unter "noteable exceptions" einen Wirkungsgrad von 17.35%, aber auf einer Fläche von 0.032 cm². Der bisher höchste berichtete Wirkungsgrad von 18.22% war keine zertifizierte Messung (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927320300013?via%3Dihub). In der Supporing Information zu diesem Artikel findet sich eine vom National Institute of Metrology erstelltes Zertifikat über einen Wirkungsgrad von 17.6%. Die Fläche wird dabei mit 0.028 cm² angegeben.

Auch verweist das Zitat [1] auf einen viel älteren Wirkungsgrad-Rekord von Heliatek, der schon vor mehreren Jahren übertroffen worden ist.

Ich fände es daher angemessen, entweder die Kategorien "kleine Flächen" und "mindestens 1 cm²" zu erwähnen oder zumindest den Ausdruck "...die Flächen von etwa 1 cm² aufweisen..." zu streichen.

Freundliche Grüße Uli Würfel Fraunhofer ISE

(Freiburg, 28.09.2020) (nicht signierter Beitrag von 132.230.157.123 (Diskussion) 13:59, 28. Sep. 2020 (CEST))