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Neues M-ERA.NET-Projekt: Materialien der nächsten Generation für die organische Photovoltaik
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Im Juni hat das vom IPF koordinierte EU-weite Forschungsprojekt STEEP UP seine Arbeit zur Entwicklung neuartiger Absorbermaterialien für vakuum-basierte, organische Solarzellen aufgenommen. Diese Technologie wurde in den letzten zehn Jahren von der Heliatek GmbH (Dresden, Deutschland) entwickelt und wird als Heliateks organisches Solarfolienprodukt HeliaSol® vermarktet. Mit einem CO2-Fußabdruck von weniger als 10 g CO2e/kWh sind die HeliaSol®-Folien die grünste aller Solartechnologien und haben eine CO2-Amortisationszeit von weniger als 100 Tagen. STEEP UP vereint vier führende europäische Forschungsinstitute mit der Heliatek, um die Entwicklung der nächsten Generation organischer Solarmaterialien zu beschleunigen - mit höherem Wirkungsgrad und ohne Abstriche bei der Haltbarkeit der Materialien. Ausgehend von quantenchemischen Simulationen der Materialeigenschaften an der Universität Mons (Belgien) werden Experten auf dem Gebiet der organischen synthetischen Chemie an Forschungszentren in Frankreich (CNRS MOLTECH-Anjou) und in Polen (Polnische Akademie der Wissenschaften) neue organische Verbindungen für eine verbesserte Leistung organischer Solarzellen entwickeln. Die Materialeigenschaften werden vom IPF Dresden analysiert und in speziell angepassten Solarzellenstrukturen bei der Heliatek GmbH, Dresden, getestet. Übergeordnetes Ziel des Projekts ist ein schneller Transfer neuartiger akademischer Erkenntnisse in die umweltfreundliche Produktion von organischen Solarzellen-Folienmodulen durch die Heliatek.
Das Projekt STEEP UP wird im Rahmen des EU-Programms M-ERA.NET, einem europaweiten Netzwerk von nationalen Förderorganisationen, gefördert.
Projektpartner & Expertise
Heliatek GmbH (Dresden, Deutschland): Entwicklung, Produktion und Kommerzialisierung von organischen Solarfolien
IPF: Koordinator und Analyse der optischen und molekularen Materialeigenschaften, Untersuchung der Nanomorphologie organischer Dünnschichten
Universität Mons (Mons, Belgien): Quantenchemische Simulation von molekularen Aggregaten und Materialeigenschaften
CNRS MOLTECH-Anjou Forschungszentrum (Angers, Frankreich): Entwicklung von neuen Farbstoffsystemen mit scharfer Absorptionskante für organische Solarzellen
Institut für Organische Chemie der Polnischen Wissenschaftsakademie (IOC PAS, Warschau, Polen): Synthese neuer Chromophore für die Anwendung in organischen Solarzellen
Über die Heliatek GmbH
Als der Technologieführer in der organischen Photovoltaik entwickelt, produziert und vertreibt Heliatek organische PV-Solarlösungen industrieller Güte für nahezu jede Gebäudeoberfläche (horizontal, vertikal, gebogen, starr und flexibel). Heliatek steht für Energielösungen, die für verschiedene traditionelle Anwendungen konzipiert sind und aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften bisher nicht möglich waren - sie sind ultra-leicht, flexibel, ultra-dünn und mit einem Carbon Footprint von weniger als 10 g CO2e/kWh eine wirklich grün Solarlösung. Heliatek beschäftigt mehr als 250 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an den Standorten Dresden und Ulm in Deutschland.
Über das IPF
Die großen Herausforderungen in Energie, Mobilität, Gesundheit, Nachhaltigkeit und Kommunikation erfordern neue Technologien und Materialien. Polymere bieten einzigartige Möglichkeiten Materialien maßzuschneidern und innovative Technologien auf den Weg zu bringen. Am IPF kooperieren Forscher verschiedener Disziplinen, um dieses faszinierende Potenzial zu nutzen. Als Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft widmet sich das Institut anwendungsorientierter Grundlagenforschung und ist am Standort Dresden, national und international stark vernetzt. Im Projekt STEEP UP nutzt das IPF seine zahlreichen hochentwickelten Methoden zur Strukturaufklärung in dünnen Schichten für die organische Photovoltaik und will einen wichtigen Beitrag zur Formulierung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen für neuartige Materialien leisten.
Die Arbeit des IPF im Projekt STEEP UP wird mitfinanziert mit Steuermitteln auf Grundlage des vom Sächsischen Landtag beschlossenen Haushalts.
Über die Universität Mons
Das Labor für Chemie neuartiger Materialien an der Universität Mons verfügt über langjährige Erfahrung in der Modellierung von Halbleitermaterialien für energiebezogene Anwendungen, einschließlich der organischen Photovoltaik (OPV). Wir versuchen, ein umfassendes Verständnis der verschiedenen optoelektronischen Prozesse im Bauteil zu erlangen und die synthetischen Bemühungen auf optimierte Molekular- und Bauteilarchitekturen auszurichten. Wir hoffen, dass wir mit STEEP-UP zu einem besseren Verständnis der Ursachen für energetische Unordnung und Spannungsverluste in molekularen Materialien für OPV beitragen können.
Über das CNRS MOLTECH-Anjou Forschungszentrum
MOLTECH-Anjou ist eine einzigartige Forschungseinheit des CNRS und der Universität Angers, die sich auf die Synthese und Charakterisierung von π-konjugierten Systemen mit elektronischen Eigenschaften sowie deren Verwendung als aktive Materialien in organischen elektronischen Bauelementen wie organischen Solarzellen (OSCs) spezialisiert hat. Im Rahmen des STEEP-UP-Projekts werden wir neue verdampfbare Moleküle mit geeigneten elektronischen Eigenschaften für effiziente vakuumverarbeitete OSCs synthetisieren und Beziehungen zwischen ihrer photovoltaischen Leistung und der strukturellen Organisation der Moleküle im festen Zustand herstellen.
Über das Institut für Organische Chemie der Polnischen Akademie der Wissenschaften (IOC PAS)
Das Institut für Organische Chemie ist ein staatliches Forschungsinstitut, das von der Polnischen Akademie der Wissenschaften betrieben wird. In der offiziellen Klassifizierung steht es auf Platz 1 in der organischen Chemie und auf Platz 2 in allen wissenschaftlichen Bereichen in Polen. Das Institut wird von Prof. Daniel T. Gryko geleitet, der einen ERC Advanced Grant erhalten hat. Es beschäftigt mehrere bekannte Gruppenleiter, darunter drei Preisträger des renommiertesten polnischen Wissenschaftspreises der Stiftung für die polnische Wissenschaft und drei Mitglieder der Polnischen Akademie der Wissenschaften. Alumni des IOC PAS haben mehrere Unternehmen gegründet, darunter: OncoArendi und Apeiron Synthesis.
Kontakt: Dr. Petra Uhlmann, IPF Mail: uhlmannp@ipfdd.de
Next Generation Materials for Organic Photovoltaics Dresden
In June, the EU-wide research project STEEP-UP, coordinated by the Leibniz Institute of Polymer Research Dresden (IPF), has started its work on the development of novel absorber materials for vacuum-processable, organic solar cells. This technology has been developed by Heliatek GmbH (Dresden, Germany) over the past decade and has been commercialized as Heliatek’s organic solar film product HeliaSol®. With a carbon footprint of less than 10 g CO2e/kWh, the HeliaSol® films are the greenest of all solar technologies, having a Carbon Payback Time of less than 100 days. STEEP UP unites four European leading research institutes with Heliatek to accelerate the development of next generations of organic solar materials, with higher efficiency without compromising on durability. Starting with quantum chemical simulations of material properties at the University of Mons (Belgium), research centers in France (CNRS MOLTECH-Anjou) and in Poland (Polish Academy of Sciences), experts in the field of organic synthetic chemistry, will develop new organic compounds for enhanced organic solar cell performance. The materials properties are analyzed by IPF Dresden, and are tested in specially adapted solar cell structures at Heliatek GmbH, Dresden. Overall goal of the project is a fast transfer of new academic knowledge to the environmentally friendly production of organic solar cell film modules by Heliatek.
The project STEEP UP is funded under the EU M-ERA.NET program, a Europe-wide network of national funding organization authorities.
Project Partners & Expertise
Heliatek (Dresden, Germany): Development, Production, and Commercialization of organic solar films
IPF (Dresden, Germany): Coordinator -Analysis of optical and molecular material properties, study of nanomorphology of organic thin film layers
University of Mons (Mons, Belgium): Quantum chemical simulation of molecular aggregates and material properties
CNRS MOLTECH-Anjou Research Center (Angers, France): Development of new dye systems with steep absorption edge for organic solar cells
Institute of Organic Chemistry of the Polish Academy of Science (Warsaw, Poland): Synthesis of novel chromophores for application in organic solar cells
Statement Guido van Tartwijk, CEO Heliatek
“At Heliatek, we have developed and commercialized a revolutionary solar technology with virtually infinite application opportunities and an industry leading carbon footprint. Our solar films are light-weight and bendable and an ideal fit for all those building surfaces where traditional solar is not possible or very costly to install. To accelerate the potential of our technology, we are now bundling global R&D expertise in the STEEP UP project to develop new materials that will boost the overall performance of our solar films further and faster.”
About Heliatek: As the technology leader in organic photovoltaics, Heliatek develops, produces and distributes industrial-grade organic PV solar solutions for virtually any building surface (horizontal, vertical, curved, rigid, and flexible). Heliatek stands for energy solutions designed for various traditional and never been possible before applications based on its unique features – it is ultra-light, flexible, ultra-thin and with a Carbon Footprint of less than 10 g CO2e/kWh a truly green solar solution. Heliatek employs more than 250 people at the Dresden and Ulm locations in Germany.
About IPF: New challenges in the sectors of energy, mobility, health, sustainability, and communication require new technologies and materials. Polymers offer unique opportunities to design materials and to enable innovative technologies. At the IPF, researchers of different disciplines work closely together to exploit this fascinating potential. As a member of the Leibniz Association, the institute is doing application-oriented basic research. The IPF is involved in the DRESDEN-concept network and in numerous national and international co-operations. In the STEEP UP project, the IPF uses its numerous advanced methods for structure analysis of thin films for organic photovoltaics, and aims to make an important contribution to the formulation of structure-property relationships for novel materials.
The IPF work in the project STEEP UP is co-financed with tax funds based on the budget passed by the Saxon state parliament.
About University of Mons: The laboratory for chemistry of novel materials at the University of Mons has a longstanding expertise in the modelling of semiconducting materials for energy-related applications, including Organic Photovoltaics (OPV). We seek to gain an in-depth understanding of the various optoelectronic processes going on in working devices and guide synthetic efforts towards optimized molecular and device architectures. With STEEP-UP, we hope will be able to contribute to a better understanding of what is causing energy disorder and voltage losses in molecular-based materials for OPV. About CNRS MOLTECH-Anjou Research Center: MOLTECH-Anjou is a unique research unit, from CNRS and the University of Angers, which has a strong expertise in the synthesis and the characterization of π-conjugated systems endowed with electronic properties as well as their use as active materials in organic electronic devices such as organic solar cells (OSCs). Within the STEEP-UP project, we will synthesize new evaporable molecules with appropriate electronic properties for efficient vacuum-processed OSCs, making relationships between their photovoltaic performance and the structural organization of molecules in the solid state.
About Institute of Organic Chemistry of the Polish Academy of Science: The Institute of Organic Chemistry is a governmental research institute operated by the Polish Academy of Sciences. In the official classification, it is ranked no. 1 in organic chemistry and no. 2 in all scientific fields in Poland. Institute is led by Prof. Daniel T. Gryko, who is ERC Advanced Grant recipient. It employs several well-known group leaders including three winners of Poland’s most prestigous scientific award from the Foundation for Polish Science and three members of the Polish Academy of Sciences. Alumni of ICO PAS have started several companies such as: OncoArendi and Apeiron Synthesis.
Contact: Dr. Petra Uhlmann, Mail: uhlmannp@ipfdd.de
05.07.2023