Für flexible Anwendungen: Im Rolle-zu-Rolle Verfahren hergestelltes Organisches Solarmodul For flexible applications: Organic solar module produced in roll-to-roll process

Flexible Solarzellen von der Rolle

Ein Fraunhofer-Forschungsteam arbeitet an einem innovativen Herstellungsverfahren für Solarmodule.

Großflächige Leiterbahnmuster für die Photovoltaik

Im Projekt LEO (Plattform-Technologie zur ressourcenschonenden Fertigung von Leiterbahnen auf großflächigen mit Elektronik bestückten Oberflächen) bündeln das Fraunhofer ISE und die Fraunhofer EMFT ihre Kompetenzen zur Feinlinienmetallisierung und Rolle-zu-Rolle Prozessierung sowie der Dünn-Chip Integration in Folien. 

 Im Projekt LEO entstehen kostengünstige Kupferleiterbahnstrukturen für die Anwendung in großflächigen elektronischen Bauteilen wie z.B. Solarmodule. ©Fraunhofer ISE
© Fraunhofer ISE
Im Projekt LEO entstehen kostengünstige Kupferleiterbahnstrukturen für die Anwendung in großflächigen elektronischen Bauteilen wie z.B. Solarmodule.

Um zu demonstrieren, dass der neuartige Prozess eine nachhaltige und kosteneffiziente Alternative zu bewährten Fertigungsverfahren der Leiterplattenindustrie ist, fokussiert das Forschungsteam die Übertragung der Einzelprozesse Substratherstellung, Strukturierung, galvanische Verstärkung und Ätzen auf ein Rolle- zu-Rolle Format. Mit der Fertigung erster Leiterbahnmuster auf der Rolle-zu-Rolle Pilot-Linie an der Fraunhofer EMFT konnte die Kompatibilität der Leo-Technologie mit durchlaufenden Produktionsverfahren gezeigt werden. 

Mit der Technologie lassen sich beispielsweise biegsame und transparente organische Solarzellen im Rolle-zu-Rolle-Verfahren herstellen, die in alle möglichen Formen integrierbar sind. Im Rahmen der Projektaktivitäten konnte das Team bereits 20 µm breite, galvanisch verstärkte Leiterbahnen auf Foliensubstraten für flexible organische Solarzellen herstellen. 

Rolle-zu-Rolle: Ein altes Prinzip neu interpretiert

Der Rolle-zu-Rolle-Prozess zur Herstellung gedruckter Elektronik hat ein altbewährtes Vorbild: Den Zeitungsdruck. Dabei wird unbedrucktes Trägermaterial auf einer Rolle aufgewickelt, auf der gegenüberliegenden Seite befindet sich eine leere Rolle. Dazwischen laufen die einzelnen Druckprozesse nacheinander ab, wobei das Trägermaterial auf die leere Rolle auf der anderen Seite der Maschine gespult wird. In den Laboren der Fraunhofer EMFT nutzen Forschende die Methode, um ultradünne elektronische Komponenten auf Folie herzustellen. Diese elektronischen Folien kommen beispielsweise in der Medizintechnik als körpernahe Sensoren, in der Robotik und eben auch in Solarzellen zum Einsatz. Gerade bei solch großflächigen Komponenten ist das so genannte „Rolle-zu-Rolle“-Verfahren äußerst effizient. 

© Fraunofer EMFT / Bernd Müller
Kontinuierliche Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung elektronischer Folien. Continuous roll-to-roll-processing of electronic foils.