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Organische Elektronik und Photovoltaik

Organische Polymere werden in der Elektronik aufgrund ihrer isolierenden, halbleitenden oder metallischen Eigenschaften eingesetzt. Bereits heute sind sie in kommerziellen Produkten wie Displays und Leuchtmitteln auf Basis organischer Leuchtdioden (OLEDs), Stromerzeugern wie organischen Solarzellen (OPVs) und elektronischen Bauteilen wie Transistoren zu finden. Denn Polymere sind kostengünstig herzustellen und einfach zu bearbeiten.

Die besonderen Vorteile von OLEDs sind ihre dünne Bauart, ihr grosser Betrachtungswinkel und ihre hohe erreichbare Effizienz. OLEDs bestehen aus einer Abfolge mehrerer dünner organischer Halbleiterschichten, die von zwei metallischen Elektroden umschlossen werden. In modernen OLEDs können bis zehn oder mehr funktionelle Schichten zum Einsatz kommen. Die rasch zunehmende Kommerzialisierung von OLEDs hat auch die organische Photovoltaik verstärkt ins Rampenlicht der Forschung gerückt. Die starke Absorptivität von OPV-Materialien erlaubt Schichtdicken, die bis zu drei Grössenordnungen geringer sind als bei anorganischen Solarzellen. Die höchsten im Labor erreichten Effizienzen liegen momentan bei etwa 12 % und werden mit so genannten Kompositzellen erreicht, bei der verwandten Technologie der Perovskit Solarzellen sogar bei 20%.

Das ICP unterstützt diese Entwicklung mithilfe von Multiphysik-Computermodellen, die die Optimierung des Schichtaufbaus in Bezug auf elektrische und optische Leistungsmerkmale ermöglichen. SETFOS ist ein ursprünglich am ICP entwickeltes Programmpaket primär zur Simulation von OLEDs und organischen Solarzellen, das über den ICP Spin-Off Fluxim AG kommerzialisiert wird. Das Programmpaket PECSIM dient primär zur Simulation von Farbstoffsolarzellen (DSCs). Die Weiterentwicklung von SETFOS und PECSIM findet im Rahmen von Innosuisse-, SNF-, EU- und BfE- Projekten sowie über direkte Industriefinanzierung mit Partnern aus der Schweiz und dem europäischen Ausland statt.

Das ICP ist auch Partner im  "Virtuellen Labor für Photovoltaik" (Swiss Research Platform in Photo Voltaics SRPV) sowie dem "Virtuellen Labor für Solid State Lighting" (Swiss National Laboratory for Solid State Lighting SSSL), welche führende Schweizer Forschungsinstitutionen vereinen. Diese virtuellen Labors sind Teil des Swissphotonics Netzwerks, welches im Rahmen der nationalen thematischen Netzwerke,(NTN) der Innosuisse (ehemals KTI) gegründet wurde. Sie haben die Mission Schweizer KMUs zu unterstützen.

Bilder der Beschichtungsanlage am ICP
Die hauseigene Beschichtungsanlage ermöglicht es den Forschenden des ICP, OLEDs und organische Solarzellen (OPVs) herzustellen.

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