Lehrstuhl für Integrierte Systeme und Photonik

29.03.2019 - 800.000 Euro für die Forschung zu semitransparenten Solarzellen und flexiblen OLEDs

24.04.2019

Hier geht es zum Originalartikel der Pressestelle der CAU zu Kiel.

Hochschulen und Firmen präsentieren deutsch-dänisches Projekt zu organischer Elektronik auf der Hannover Messe

 

Aus organischen Materialien hergestellte Bauelemente, wie zum Beispiel Solarzellen oder Leuchtdioden (OLEDs), sind mechanisch flexibel, leicht, semitransparent und kostengünstig. Denkbar sind damit Solarzellen, so dünn und biegsam, dass sie sich in Gebäudefassaden oder Fensterglas großflächig integrieren lassen. Weitere mögliche Anwendungsfelder sind Beleuchtungselemente, Displaytechnologien oder die medizinische Diagnostik. Im gemeinsamen Forschungsprojekt RollFlex treiben die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), die Syddanks Universitet (SDU), der dänische Anlagenhersteller Stensborg A/S und die Kieler Phi-Stone AG die Entwicklung dieser Bauelemente seit drei Jahren weiter voran, gemeinsam mit einem wachsenden Netzwerk aus weiteren industriellen, regionalen und internationalen Partnern. So hat die Europäische Union ihre Förderung des Projekts jetzt bis 2020 um noch einmal 800.000 Euro verlängert. Aktuelle Erkenntnisse zu Herstellung und Funktion dieser organischen Bauelemente stellen die Hochschul- und Firmenpartner vom 1. bis 5. April am CAU-Stand auf der Hannover Messe vor.

Ziel des Projektes ist es, organische Materialien und Bauteile großflächig auf dünne Substrate wie flexibles Glas oder Plastikfilme zu drucken. Im dänischen Sonderburg ist mit dem RollFlex-Innovationsprojektcenter ein Labor zur Weiterentwicklung von Rolle-zu-Rolle-Druckanlagen entstanden. „Das RollFlex-Projekt bündelt Kompetenzen im Rolle-zu-Rolle-Druck und zur Optimierung von organischen Bauteilen. Mit der Verbindung langjähriger Erfahrungen aus Wissenschaft und Industrie wollen wir in den nächsten Jahren die organischen Bauteile für den Markt weiterentwickeln“, so Martina Gerken, Professorin am Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik und Projektleiterin an der CAU.
 

Kieler entwickeln top-emitting OLEDs

Zunächst untersuchte das Kieler Forschungsteam dafür eine neue OLED-Struktur, basierend auf dem Polymer "Super Yellow", im Labormaßstab: Im Kieler Nanolabor wurden flexible und invertierte top-emitting OLEDs hergestellt, um dieselbe Effizienz wie invertierte bottom-emitting OLEDs zu erreichen (8 cd/A). Top-emitting OLEDs bieten dabei einige Vorteile. Beispielsweise werden sie frei von Indiumzinnoxid (ITO) hergestellt, was die Prozesskosten senkt und eine Rolle-zu-Rolle Herstellung ermöglicht. Die in Kiel untersuchte Struktur wurde im Anschluss an der SDU in Sonderburg mittels Schlitzdüsenbeschichtung (slot-die coating) hochskaliert. Die Effizienz der so hergestellten OLEDs ist zwar geringer (2 cd/A), jedoch sind sie die ersten top-emitting OLEDs, welche 3000 cd/m² erreichen und im slot-die coating Prozess hergestellt sind.

Zusammen mit ihrem Team will Gerken in dem Projekt außerdem die Lichtauskopplung von OLEDs durch die gezielte Nano- und Mikrostrukturierung ihrer Oberfläche in Wellenlänge und Auskoppelwinkel maßschneidern. Dabei kooperieren sie mit der Kieler Firma Phi-Stone AG, die unter anderem Folien mit speziellen Mikropartikeln entwickelt. Damit sollen organische Leuchtelemente vor Feuchtigkeit geschützt und die die Streuwirkung erhöht werden.


Semitransparente und flexible Solarmodule aus dem Drucker

Im dänischen Rolle-zu-Rolle-Drucklabor wurden mit Hilfe des sogenannten Schlitzdüsendrucks flexible organische Solarzellenmodule entwickelt. Die semitransparenten Demonstratoren basieren auf organischer Photovoltaik mit nicht-Fulleren-Akzeptoren und können so an der Luft mit umweltfreundlichen Materialien gedruckt werden. Die Module sind frei von spröden und teuren Indiumzinnoxid Materialien, die normalerweise für transparente Elektroden verwendet werden. Während nicht-transparente Solarzellen eine Effizienz von 5 % erreichen, kommen semitransparente zurzeit auf 3 %.  

„Wir freuen uns sehr, dass Interreg die Fortschritte im RollFlex-Projekt weiter fördert. Nicht nur konnten wir neue Forschungsergebnisse zur Rolle-zu-Rolle-Herstellung organischer Bauteile liefern, sondern auch neue industrielle Kooperationen etablieren“, so Associate Professor Morten Madsen, Leiter der Gruppe „Organic Photovoltaics“ an der SDU NanoSYD in Sønderborg und Leiter des RollFlex-Projekts.

Inspiriert durch das RollFlex-Projekts hat der dänische Netzwerkpartner Stensborg ein kompaktes Druckwerkzeug für die Nano-Lithographie im Labormaßstab zur Marktreife gebracht. Damit können nanofunktionale Strukturen wie Hologramme für Lab-on-a-Chip-Anwendungen oder lichtbeugende optische Elemente gedruckt oder lichthärtende Kunststoffe analysiert werden.

 

Über das Projekt RollFlex:

Das Innovationsprojektcenter RollFlex wird seit 2016 durch das EU-Förderprogramm Interreg Deutschland-Danmark mit rund 1,6 Millionen Euro gefördert. 2019 wurde die Förderung um noch einmal 18 Monate und 800.000 Euro verlängert. Beteiligte Partnerinstitutionen sind neben der SDU, die CAU, Phi-Stone AG und Stensborg A/S. Hinzu kommen eine große Anzahl von Netzwerkpartnern in Norddeutschland und Dänemark.

CAU@Hannover Messe:

Nach 33 Jahren gehen die CEBIT und die Hannover Messe zusammen. Vom 1. bis 5. April zeigen über 6.000 Aussteller auf der Weltleitmesse der Industrie neueste Entwicklungen aus den Bereichen Digitalisierung, Industrie 4.0 und der Forschung. Mit dabei ist zum dritten Mal die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). In der Halle 2 „Research & Technology“ stellen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem echten Norden 17 inter- und transdisziplinäre Forschungsprojekte vor. 39 Bühnen-Präsentationen bieten zusätzlich den Schulterblick auf aktuelle Forschungsvorhaben zu Themen wie Batterieforschung, autonome Schifffahrt oder radargestützte Immissionsmessverfahren. Gemeinsame Podiumsdiskussionen mit dem schleswig-holsteinischen Bildungsministerium und Wirtschaftsministerium, ein parlamentarischer Abend und Mitmachangebote der Kieler Forschungswerkstatt runden das Angebot ab. Informationen unter www.uni-kiel.de/hannovermesse

 

Kontakt:

Prof. Dr. Martina Gerken
CAU, Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik
Integrierte Systeme und Photonik
0431 880 6250
mge@tf.uni-kiel.de

Dr. Ala Cojocaru
Projektleitung Phi-Stone AG
0431 7054186
ac@phi-stone.de

Morten Madsen
University of Southern Denmark
Associate Professor, Mads Clausen Institute
+45 6550 1621
madsen@mci.sdu.dk
www.sdu.dk/nanoSYD

Stensborg A/S
Denmark
+45 4677 5930
mail@stensborg.com

 

Pressekontakt:

Julia Siekmann
Wissenschaftskommunikation
Forschungsschwerpunkt Kiel Nano, Surface and Interface Science (KiNSIS)
0431/880-4855
jsiekmann@uv.uni-kiel.de
www.kinsis.uni-kiel.de

 

Über den Forschungsschwerpunkt KiNSIS

Details, die nur Millionstel Millimeter groß sind: Damit beschäftigt sich der Forschungsschwerpunkt »Nanowissenschaften und Oberflächenforschung« (Kiel Nano, Surface and Interface Science – KiNSIS) an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). Im Nanokosmos herrschen andere, nämlich quantenphysikalische, Gesetze als in der makroskopischen Welt. Durch eine intensive interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Physik, Chemie, Ingenieurwissenschaften und Life Sciences zielt der Schwerpunkt darauf ab, die Systeme in dieser Dimension zu verstehen und die Erkenntnisse anwendungsbezogen umzusetzen. Molekulare Maschinen, neuartige Sensoren, bionische Materialien, Quantencomputer, fortschrittliche Therapien und vieles mehr können daraus entstehen. Mehr Informationen auf www.kinsis.uni-kiel.de