Thuc-Quyen Nguyen

Die Welt mit Solarenergie elektrisieren

Laut einem aktuellen Bericht des US-Energieministeriums „wird sich der weltweite Energiebedarf bis 2050 voraussichtlich mehr als verdoppeln und bis zum Ende des Jahrhunderts mehr als verdreifachen”. Daher wird die Entwicklung alternativer Energiequellen heute global von Regierung und Gesellschaft als dringende Notwendigkeit anerkannt. Sonnenlicht ist die ausgiebigste Energiequelle auf der Erde und kann, wenn es effizient und wirtschaftlich genutzt wird, den Energiebedarf der Zukunft decken. Organische Solarzellen können potenziell kostengünstige, großflächige, flexible, leichte, saubere und leise alternative Energiequellen für Innen- und Außenanwendungen bieten. In diesem Vortrag wird die weltweite Elektrifizierung mit Solarenergie und ihre Auswirkungen auf die Dekarbonisierung erörtert, gefolgt von der Entwicklung organischer Solarzellen und ihren potenziellen Anwendungen in energieeffizienten Gebäuden, Gewächshäusern und Innenraum-Stromquellen für Geräte des Internets der Dinge (Internet of Things; IoT).

Thuc-Quyen Nguyen (Universität von Kalifornien, Santa Barbara)

Gernot Oreski

Herausforderungen in der Entwicklung von Photovoltaikmaterialien und Modulen

In den letzten zehn Jahren hat die Photovoltaikbranche ein rasantes Marktwachstum und dramatische Preissenkungen erlebt, was zur Einführung neuartiger Materialien und Designs geführt hat, um die Leistung, Langlebigkeit oder Produktionskosteneffizienz zu verbessern. Diese Innovationen bieten zwar erhebliche Vorteile, führen jedoch auch zu unvorhergesehenen Ausfallmechanismen – wie potenzialinduzierte Degradation und Rissen in der Rückseitenfolie – die erst Jahre nach der Installation auftreten. Herkömmliche Einfachbelastungstests konnten diese Probleme nicht vorhersagen, sodass fortschrittliche beschleunigte Tests erforderlich wurden, die mehrere Belastungsfaktoren kombinieren, um die realen Bedingungen besser zu simulieren und so potenzielle Ausfallmechanismen moderner Materialien oder Designs zu identifizieren. Die zentralen Vorteile, Beweggründe und Herausforderungen bezüglich der Anwendung neuer Technologien werden in diesem Vortrag besprochen.

Gernot Oreski (Montanuniversität Leoben)

Theresa M. Rienmüller

Extrazelluläre Stimulation mit photovoltaischen Bauelementen

In diesem Vortrag wird ein neuartiger Anwendungsbereich für organische photovoltaische Bauelemente vorgestellt. Kürzlich entwickelte organische elektrolytische Photokondensatoren (OEPCs) bestehen aus einer transparenten Doppelschicht aus organischen Halbleitern mit einer Donor-Akzeptor-(p-n)-Struktur, die durch thermische Vakuumverdampfung auf ein leitfähiges Substrat aufgebracht wird. OEPCs können als drahtlose, extrazelluläre photokapazitive Elektroden eingesetzt werden, die die Zellphysiologie optisch und nicht-genetisch modulieren können. Sie haben die Fähigkeit, Zellmembranen bei Stimulation mit sichtbarem Licht zu depolarisieren, was zur Aktivierung spannungsgesteuerter Ionenkanäle in Säugetierzellen führt und Aktionspotenziale in kultivierten primären Hippocampusneuronen auslöst. Die Wirksamkeit der OEPCs wird sowohl anhand von Whole-Cell-Patch-Clamp-Aufzeichnungen als auch anhand eines detaillierten kinetischen Modells der stimulierten Zellen gezeigt.

Theresa M. Rienmüller (Technische Universität Graz)

Markus Scharber

Organische Solarzellen – Herausforderungen und Perspektiven

Organische Solarzellen (OSCs) sind seit drei Jahrzehnten ein wichtiges Forschungsthema in der Materialwissenschaft und Photovoltaik. Basierend auf den grundlegenden Prozessen, die auch im photosynthetischen Reaktionszentrum ablaufen, hat die Entwicklung neuartiger Materialien und Halbleiter zu erheblichen Verbesserungen der Energieumwandlungseffizienz organischer Solarzellen geführt. Gleichzeitig hinken die Bemühungen zur Kostensenkung und Verbesserung der Produktlebensdauer von OSCs noch hinterher. Dieser Vortrag geht kurz auf die Geschichte und die grundlegenden Funktionsprinzipien organischer Solarzellen ein und beleuchtet die Herausforderungen und Perspektiven der organischen Photovoltaik.

Markus Scharber (Johannes Kepler Universität Linz)