Der Schlüssel für Heliateks Erfolg liegt in der Molekülfamilie der organischen Oligomere – kleine Moleküle – die im eigenen Labor in Ulm entwickelt und synthetisiert werden. Dr. Martin Pfeiffer, Mitgründer und CTO von Heliatek, erläutert: „Heliatek ist das weltweit einzige Solarunternehmen, das sich auf die Vakuumabscheidung von kleinen Molekülen in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess bei niedrigen Temperaturen spezialisiert hat. Unsere Tandemsolarzellen bestehen aus hauchdünnen Schichten, die über eine sehr hohe Präzision und Homogenität verfügen. Wir haben die Möglichkeit die Zellarchitektur maßzuschneidern und somit systematisch die Effizienz und Lebensdauer zu verbessern.“

Die Testserie von SGS umfasste Effizienzmessungen unter Standard Testbedingungen (STC) der Solarindustrie sowie Leistungsmessungen bei geringer Einstrahlung und Temperaturen bis 80 °C. Die Testergebnisse sind ein neuer Weltrekord für die OPV mit einer Zelleffizienz von 10,7 % und eine Bestätigung der überragenden Leistungskraft der Heliatek OPV-Zellen unter realen Nutzungsbedingungen.

Die Messergebnisse bei geringer Einstrahlung haben gezeigt, dass die Effizienz nicht nur erhalten bleibt, sondern mit abnehmendem Licht sogar kontinuierlich ansteigt. Bei einer Einstrahlung von 100 W/m² liegt die Effizienz um 15% höher als die gemessene Standardeffizienz bei 1.000 W/m² Einstrahlung. Zusätzlich bestätigten die Messungen bei hohen Temperaturen, dass die Effizienz voll erhalten bleibt. Dies ist einzigartig für die OPV Technologie, da bei allen traditionellen Solartechnologien die Effizienz bei erhöhten Temperaturen um 15 bis 20 % sinkt.

Diese Leistungsvorteile führen zu einem höheren Ertragsfaktor unter realen Einsatzbedingungen. Erste Außentests haben gezeigt, dass der Ertragsfaktor der organischen Heliatek Zellen um 15 bis 25 % höher liegt als bei kristallinen Zellen und der Dünnschicht-Photovoltaik.

„Bei der Gründung der Heliatek in 2006 wurden in der Technologie-Roadmap sehr ambitionierte Meilensteine für die Effizienz gesetzt, und dennoch haben wir jeden einzelnen hiervon erreicht“, sagt Thibaud Le Séguillon, CEO von Heliatek. „Dank der guten Zusammenarbeit zwischen unserem Chemie- und Physik-Forschungsteam sind wir nun auf dem Weg in wenigen Jahren eine Effizienz von 15 % zu erreichen.“

Heliatek fährt gerade die erste Rolle-zu-Rolle Fertigungslinie am Standort Dresden ein. Der offizielle Produktionsstart ist für das dritte Quartal 2012 geplant. Gleichzeitig hat das Unternehmen seine dritte Finanzierungsrunde gestartet, um 60 Millionen Euro von bestehenden und neuen Investoren einzuwerben und damit eine weitere Rolle-zu-Rolle Anlage mit einem jährlichen Produktionsvolumen von 75 MWp zu errichten.

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Die Printed Electronics Awards von IDTechEx würdigen herausragende Innovationen, Erfolge und Technologieentwicklungen von Unternehmen, die im Bereich der gedruckten, organischen oder flexible Elektronik tätig sind. Der Materials Award wird dabei dem Unternehmen verliehen, das in den letzten 24 Monaten die bedeutendsten Fortschritte in der Materialentwicklung verzeichnet hat. Bei den Juroren handelte es sich um Professor Iain McCulloch, vom Imperial College in London, und um Professor Elvira Fortunato, von der Neuen Universität Lissabon. Ein Juror begründet die Entscheidung zugunsten von Heliatek wie folgt: „Heliatek hat Materialien auf Basis von kleinen Molekülen mit beispiellosen Effizienzwerten entwickelt und damit die organische Photovoltaik um einen entscheidenden Schritt voran getrieben.“

Einer der größten Stärken von Heliatek ist sein firmeneigenes Chemielabor, das neue organische Moleküle entwickelt und synthetisiert. Auch das jetzt prämierte Material ist dort in sehr enger Zusammenarbeit mit der Physikabteilung von Heliatek entwickelt worden. Das neue Absorbermaterial, basierend auf kleinen Molekülen (Oligomeren), heißt HDR14™. Das Material zeichnet sich durch ein sehr starkes und breites Absorptionsvermögen aus und besitzt eine hohe Temperatur- und Lichtbeständigkeit. HDR14™ war der Schlüssel für Heliatek, um eine Serie von Weltrekordeffizienzen für organische Solarzellen aufzustellen. Den letzten Rekord verzeichnete das Unternehmen im November 2011 mit einem Rekordwert von 9,8 % Zelleffizienz (unabhängig zertifiziert vom Fraunhofer ISE CalLab).

Thibaud Le Séguillon, CEO von Heliatek, erklärt: „Wir freuen uns sehr über diese weitere renommierte Auszeichnung. Unsere Solartechnologie bietet gegenüber traditionellen Solarmodulen viele Schlüsselvorteile; so eröffnen die ultraleichten, ultradünnen, flexiblen und transparenten Solarfolien gänzlich neue Anwendungsfelder. Die Heliatek Zellen arbeiten unter realen Anwendungsbedingungen durchgehend mit voller Effizienz, da ihr Wirkungsgrad selbst bei Schwachlicht und steigenden Temperaturen nicht abnimmt. Unsere Technologie hat jetzt mit knapp 10 % einen marktfähigen Wirkungsgrad erreicht und wir sind zuversichtlich, dass wir in den nächsten Jahren eine Zelleffizienz von 15 % erzielen werden.“

Dr. Martin Pfeiffer, CTO von Heliatek, ergänzt: „Unsere Technologie ist das Umkehrprinzip von organischen LEDs (OLEDs). Während OLEDs Strom in Licht umwandelt, wandeln wir Licht in Strom um. Heliatek ist das einzige Unternehmen im Bereich der organischen Photovoltaik, das sich auf die Vakuumdeposition von kleinen Molekülen spezialisiert hat – damit folgt es dem erfolgreichen Produktionsansatz aller großen OLED-Display Hersteller. Für die Verwendung dieses Verfahrens zur Herstellung unserer patentierten Tandemzellen sprechen eindeutige Argumente, wie beispielsweise die einheitliche Schichtdicke, die im Rolle-zu-Rolle Beschichtungsverfahren erreicht werden kann, oder auch die gute Skalierbarkeit. Wir können auf erprobte und bewährte OLED-Fertigungsanlagen zurückgreifen und so das Produktionsvolumen schnell ausbauen. Darüber hinaus ist die Heliatek Technologie die erste wirklich konsequent grüne Solartechnologie. Unser Produktionsprozess ist ungiftig und die Energierückzahldauer der organischen Solarfolien liegt unter 6 Monaten, da wir im Gegensatz zu kristallinen Solarmodulen, bei der Herstellung der Module nur sehr wenig Energie und Material verbrauchen.“

Heliateks Kerntechnologie, die organische Elektronik auf Basis von kleinen Molekülen, sowie die führenden Forscher des Fachgebietes, Dr. Martin Pfeiffer (CTO und Mitgründer Heliatek), Professor Karl Leo (TU Dresden/Mitgründer Heliatek) und Dr. Jan Blochwitz-Nimoth (Novaled AG) wurden erst im Dezember 2011 mit dem Deutschen Zukunftspreis, dem Preis des Bundespräsidenten für Technik und Innovation, ausgezeichnet.

Mitte März wurde die erste Produktionsanlage von Heliatek zur Produktion von Solarfolien im Rolle-zu-Rolle Verfahren in Dresden eingeweiht. Der Produktionsstart ist für den Spätsommer geplant. Das Produktionsvolumen soll danach zügig ausgebaut werden. Hierfür plant Heliatek in diesem Jahr eine weitere Finanzierungsrunde abzuschließen, bei der 60 Millionen Euro von bestehenden und neuen Investoren für eine größere Produktionslinie mit 75 MW eingeworben werden sollen.

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Von links: Jan Michael Hess (Ecosummit), Franka Birke (Climate-KIC), Thibaud Le Séguillon (Heliatek) und Sebastian Matthes (Wirtschaftswoche). © Ecosummit

52 Startups und junge Unternehmen aus 9 Ländern waren für den Ecosummit Award 2012 nominiert. Heliatek konnte mit seiner neuen Generation der Photovoltaiktechnologie die Jury überzeugen. Die transparenten, leichten und flexiblen Solarfolien, basierend auf organischen Halbleitermaterialien, können im Vergleich zu traditionellen Photovoltaik Produkten vielseitiger eingesetzt werden. Mit dieser smarten Technologielösung trägt Heliatek dazu bei, umweltfreundliche Solarenergie als weit verbreitete Alltagstechnologie zu etablieren.

„Wir sind über die Auszeichnung mit dem silbernen Ecosummit Award sehr erfreut und stolz, dass wir die Jury mit unserer Cleantech Unternehmung überzeugt haben. Dies gibt uns zusätzlichen Rückenwind für unsere Finanzierungsrunde in diesem Jahr, bei der wir 50 Millionen Euro von bestehenden und neuen Investoren für eine weitere Produktionslinie einwerben möchten,“ sagt Thibaud Le Séguillon, CEO von Heliatek.

Die 53-köpfige Expertenjury des Ecosummit Awards setzt sich aus Vertretern von Cleantech Unternehmen, Großkonzernen, Energieversorgern, der Presse und diversen Dienstleistern zusammen. Die Jurymitglieder kamen zum Beispiel von führenden Unternehmen wie E.ON, RWE Effizienz, Centrotherm, ABB, Bloomberg New Energy Finance, Cisco und der Wirtschaftswoche.

Jan Michael Hess, CEO von Ecosummit, begründet die Juryentscheidung: „Heliatek ist eines der besten Cleantech Startups in Deutschland. Die Expertenjury unseres Ecosummit Awards ist von dem Geschäftspotential der organischen Photovoltaik beeindruckt. Die einzigartige Technologie, das Management Team und die bereits erreichten Meilensteine sprechen für Heliatek.“

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Stanislaw Tillich, Ministerpräsident des Freistaates Sachsen, mit einem gerade verkapselten und danach unterzeichneten flexiblen organischen Solarmodul von Heliatek in der eröffneten Produktionshalle. Von links: Stanislaw Tillich, Thibaud Le Séguillon, Dr. Martin Pfeiffer. © Heliatek GmbH

Bei der Heliatek Anlage handelt es sich um die weltweit erste Fertigung, die organische Solarmodule im Rolle-zu-Rolle Verfahren mittels Vakuumdeposition bei niedrigsten Temperaturen fertigt – ein Verfahren, das über ein großes Kostensenkungspotenzial in der Massenfertigung verfügt. Bisher werden organische Module mit Hilfe von diversen Druckverfahren gefertigt. Heliatek ist das einzige Unternehmen weltweit, das sich bei der Solarmodulfertigung auf die Vakuumabscheidung von kleinen Molekülen (Oligomeren) auf flexiblen Folien spezialisiert hat. Die Vorteile liegen in der besseren Prozesskontrolle, der höheren Effizienz und der längeren Lebensdauer. „Nur mit innovativen Ideen und Hochtechnologie sind die Herausforderungen unserer Zeit, wie Rohstoffknappheit, Energiewende und Klimawandel, zu meistern. Heliatek, dessen Partner sowie deren Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter haben die Zeichen frühzeitig erkannt und produzieren bereits heute mit der organischen Photovoltaik die Technologie von übermorgen. In Dresden findet Heliatek hierfür die besten Voraussetzungen, durch eine hocheffiziente Vernetzung von Forschung und Entwicklung sowie der Produktion und Wertschöpfung am Ort. Ich freue mich, dass neue Qualitätsprodukte made in Saxony bereit stehen, die Welt zu verändern“, sagte Ehrengast Ministerpräsident Tillich vor rund dreihundert Gästen aus Wirtschaft und Wissenschaft, sowie vor Partnern, Kunden und Mitarbeitern des Unternehmens.

Thibaud Le Séguillon, CEO der Heliatek GmbH, ergänzte hierzu: „Nach einer Bauzeit von knapp sechs Monaten haben wir mit diesem ersten Anlagenkonzept einen wichtigen Meilenstein auf unserem Weg zur Kommerzialisierung von organischen Solarfolien auf Basis kleiner Moleküle erzielt. Nun folgt die Prozessintegration. Im Herbst 2012 wird Heliatek erste Solarfolien für Anwendungen im Energy-2-Go Bereich auf den Markt bringen. Die besonderen Eigenschaften unserer Technologie werden es ermöglichen, saubere Energie überall dorthin zu bringen, wo Sie benötigt wird. Im nächsten Schritt möchten wir unseren ersten Volumenmarkt mit Lösungen für den BIPV Bereich adressieren. Für die Realisierung dieser Strategie planen wir dieses Jahr eine weitere Finanzierungsrunde abzuschließen, bei der wir 50 Millionen Euro von bestehenden und neuen Investoren für eine weitere Produktionslinie einwerben möchten.“

An Heliatek sind große Industrie- und Finanzunternehmen beteiligt, unter ihnen BASF Venture Capital, Bosch, Innogy Venture Capital (RWE) und Wellington Partners. Durch diese Investoren wird Heliatek über die gesamte Wertschöpfungskette unterstützt – das reicht von der chemischen Forschung, über Maschinen- und Prozessdesign, bis hin zum Energie- und Finanzmarkt zur Absatz- und Kapitalsicherung. Die gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten erlauben einen gegenseitigen Erfahrungsaustausch von dem alle Partner profitieren.

„Für die BASF ist die organische Photovoltaik eine wichtige Zukunftstechnologie“, sagt Dirk Nachtigal, Geschäftsführer der BASF Venture Capital. Daher entwickelt die BASF neue organische Materialien für Solarzellen, die eine effiziente und wettbewerbsfähige Energiegewinnung ermöglichen. „Um das Potential dieser innovativen Technologie optimal ausnutzen zu können, ist eine Zusammenarbeit mit Partnern wie Heliatek für uns von großer strategischer Bedeutung“, so Nachtigal weiter.

Die Heliatek Module bieten durch diverse Abmaße, Farben und Transparenzen einen großen Gestaltungsfreiraum und die leichten, ultra-dünnen Module mit nur 500 Gramm Gewicht pro Quadratmeter ermöglichen die Integration in unterschiedlichste Anwendungen. “Ich bin davon überzeugt, dass sich die organische Photovoltaik in den kommenden Jahren in einem stark umkämpften Markt ihre Position erobern wird – insbesondere in Segmenten, in denen sie ihre Stärken voll ausspielen kann. Die von der Heliatek aufgebaute Anlage bietet alle Möglichkeiten, diese große Chance zu nutzen”, sagte Dr. Alexander Flaig, Vice President Corporate Research bei der Bosch-Gruppe.

“Unsere Venture Capital Aktivitäten zielen darauf ab, erneuerbare Energietechnologien wettbewerbsfähig zu machen. Die von Heliatek entwickelte Technologie hat das Potential die Kosten für Photovoltaik deutlich zu senken, da sie sich durch einen geringen Energieinsatz und eine nahezu unbegrenzte Rohstoffverfügbarkeit auszeichnet“, erklärt Crispin Leick, Geschäftsführer der Innogy Venture Capital GmbH. Die Module sind besonders umweltfreundlich und nachhaltig, da beim Fertigungsprozess keine giftigen Inhaltsstoffe oder Lösungsmittel zum Einsatz kommen. Die Solarzellen werden aus organischem und ausreichend verfügbarem Material gefertigt – nur ein Gramm organisches Material genügt, um einen Quadratmeter Solarfolie herzustellen.

Dr. Martin Pfeiffer, CTO und Mitgründer von Heliatek wurde erst im Dezember 2011 gemeinsam mit seinen Forscherkollegen Prof. Karl Leo und Dr. Jan Blochwitz-Nimoth mit dem Deutschen Zukunftspreis, dem Preis des Bundespräsidenten für Technik und Innovation, für ihre Errungenschaften in der Entwicklung der organischen Elektronik, Heliateks Schlüsseltechnologie, ausgezeichnet. Dr. Christian Reitberger von Wellington Partners erläuterte: „Wellington Partners investiert in einem frühen Stadium in Technologieanbieter und Unternehmerpersönlichkeiten, die das Potenzial haben, Zukunftsmärkte zu gestalten oder bestehende Märkte von Grund auf zu verändern. Genau dies ist bei Heliatek der Fall. Mit dem selbst entwickelten Produktionsverfahren kann Heliatek einen neuen Standard in dem unverändert wachstumsstarken Photovoltaik-Markt setzen.“

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Neue Solaranwendungen werden möglich: Die ultradünnen, organischen Solarmodule von Heliatek werden die Gebäudehülle in einen effizienten Solarstromgenerator verwandeln und sich dabei unauffällig in die Fassade integrieren. (Klicken Sie auf das Bild, um weitere Farbvarianten zu sehen)

Die Heliatek GmbH, eines der weltweit führenden Unternehmen für High-End Solartechnologie, hat eine gemeinsame Entwicklungsvereinbarung mit einem weltweit führenden Hersteller von elastischen Matrizen für Beton, der RECKLI GmbH, geschlossen. Durch die direkte Integration von flexiblen organischen Solarmodulen in Betonfassaden, sollen Gebäudehüllen aus Beton zur Gewinnung von Solarstrom genutzt werden. Mit dieser neuen BIPV Lösung (Building Integrated Photovoltaic) wird die  CO₂-Bilanz von Gebäuden deutlich verbessert, ohne dabei ästhetische Gesichtspunkte außer Acht zu lassen.

Heliateks vielfach ausgezeichnete organische Photovoltaiktechnologie (OPV) eignet sich hervor­ragend für diese Anwendung, da die Module ultraleicht, ultradünn und extrem leistungsstark sind. Die flexiblen Solarmodule arbeiten unter den unterschiedlichsten Umweltbedingungen noch mit  ihrem Spitzenwirkungsgrad, wäh­rend traditionelle Solarmodule an Leistungskraft einbüßen. Denn konventionelle Solarmodule ha­ben die Eigenschaft  mit steigen­der Temperatur an Effizienz zu ver­lieren. Im Gegensatz hierzu bleibt der Wirkungsgrad der organischen Heliatek Module bis 80 °C voll erhalten. Das ist auch der Grund, warum die Module direkt in die Betonfassade verbaut werden können, ohne dass eine Belüftung zur Kühlung notwendig ist.

Weiterhin sinkt bei traditionellen Solarmodulen der Wirkungsgrad mit abnehmender Lichtintensität. Die Heliatek Module hingegen behalten Ihre Effizienz. Die Zellen arbeiten nicht nur bei starker Sonneneinstrahlung mit voller Leistungskraft, sondern auch bei einer sehr geringen Einstrahlung von nur 100 Watt, was beispielsweise bei stark bewölktem Himmel oder unvorteilhafter Ausrichtung der Module der Fall sein kann. Heliateks Berechnungen zufolge, werden diese beiden Faktoren – Temperaturresistenz und hervorragende Schwachlichtleistung – einen Ertragsvorteil von 10-20 % im Vergleich zu konventionellen Solarmodulen ermöglichen (je nach Standort und Ausrichtung).

„Obwohl Gebäudewände in Summe viel größere Installationsflächen bieten als Dächer, auf denen derzeit die meisten Solaranlagen installiert sind, werden Fassaden für die Energieerzeugung heutzutage kaum verwendet. Unschönes Design, hohe Systempreise und begrenzte Eignung der Module sind Gründe dafür, dass vertikale Solarinstallationen bisher kaum verbreitet sind. Durch den direkten Einbau von ultraleichten und ultradünnen Solarmodulen in die Betonfassade reduzieren sich die Installationskosten und die Akzeptanz für Solar am Gebäude steigt, da sich die Module optisch ansprechend in die Fassade integrieren. Unsere organische Solartechnologie kann bei nahezu jeder Einstrahlungsbedingung zum Einsatz kommen. Selbst Fassaden, die nach Norden zeigen und über eine vergleichsweise geringe direkte Sonneneinstrahlung verfügen, können noch genutzt werden. Somit kann die gesamte Gebäudehülle zur Gewinnung von grünem Solarstrom dienen, und einen wichtigen Beitrag zu den weltweiten Bemühungen um die Reduzierungen des CO₂-Fußabdrucks leisten. Da die Heliatek Technologie eine Vielzahl an Vorteilen gegenüber den traditionellen Solarmodulen bietet, sind wir davon überzeugt, dass die RECKLI/Heliatek OPV-Fassadenlösung, nach deren Markteinführung in zwei Jahren, sehr schnell zur ersten Wahl von Architekten werden wird“, erklärt Thibaud Le Séguillon, CEO von Heliatek.

Dr. Bernd Trompeter, Geschäftsführer von RECKLI, fügt hinzu: „Bis 2020 muss aus Gründen des Umweltschutzes eine EU-Richtlinie umgesetzt werden, die vorschreibt, dass alle Neubauten die festgelegten Standards für Niedrigstenergiegebäude erfüllen. Um einen erheblichen Teil zur Einhaltung dieser Standards beizutragen, können die Außenwände aktiv für die grüne Energiegewinnung genutzt werden. Unser Entschluss, Heliatek als Partner in unserem Engagement für CO₂-arme, umweltfreundliche Produkte zu gewinnen, hatte zwei Gründe: Erstens waren wir von der Leistungsfähigkeit der organischen Solartechnologie beeindruckt und zweitens ist diese Solartechnologie durch und durch grün und hat keine umweltschädlichen Auswirkungen. Die Module enthalten keine toxischen Inhaltsstoffe, die Produktion ist ungiftig und es wird nur sehr wenig Energie und Material für die Herstellung benötigt. Außerdem können die organischen Solarmodule bedenkenlos entsorgt werden, da sie zu 99 % aus PET Kunststoff (derselbe Kunststoff, aus dem Wasserflaschen hergestellt werden) und zu 1 % aus ebenso ungefährlichen Materialien bestehen. Heliateks organische Solartechnologie stellt für uns die erste wirklich grüne Solarlösung dar, und deshalb nehmen wir genau diese Technologie in unser Portfolio auf. Derzeit steht Architekten leider nur eine begrenzte Auswahl an teuren und komplexen Möglichkeiten für Solarfassaden zur Verfügung. Dies wird sich in naher Zukunft ändern: Die neue Solar-Betonfassade wird den Beginn einer grünen Revolution im Gebäudedesign einleiten.“

Architektonisch wird die neue Solar-Betonfassade von Heliatek und RECKLI zahlreiche Vorteile bieten. Die Solarzellen werden auf eine dünne, flexible und sehr leichte Kunststofffolie aufgebracht. Im Vergleich zu Glasmodulen, die schwer und nicht gänzlich bruchfest sind, müssen keine besonderen Sicherheitsvorkehrungen für die Installation der Module getroffen werden, da keine Gefahr beim Herunterfallen besteht. Das vereinfacht die Handhabung deutlich. Und mit einem Gewicht von lediglich 0,5 kg pro Quadratmeter sind die statischen Anforderungen auf ein Minimum reduziert. Zum Vergleich: konventionelle Solarmodule wiegen im Durchschnitt zwischen 10 und 15 kg pro Quadratmeter. Weiterhin werden die Module in verschiedenen Farben und Abmaßen erhältlich sein, wodurch sie sich unaufdringlich in das Gesamtdesign integrieren lassen. Architekten wird damit ein großer Spielraum bei der Gestaltung des Gebäudes geschenkt.

Die Solarzellen von Heliatek werden bei geringen Temperaturen in einem Rolle-zu-Rolle Verfahren auf eine Plastikfolie aufgedampft. Mit der Markteinführung der BIOPV Lösung in ein paar Jahren, wird dieser Prozess in der Massenproduktion die Herstellung von flexiblen Modulen zu äußerst wettbewerbsfähigen Preisen ermöglichen. Da der Produktionsprozess bereits erfolgreich in der OLED-Technologie (organische LEDs) angewandt wird, kann Heliatek auf bewährte, für die Massenproduktion geeignete Maschinen und verlässliche Prozessabläufe zurückgreifen, um das Produktionsvolumen schnell auszubauen.

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Von links: Thibaud Le Séguillon (CEO Heliatek), Dr. Martin Pfeiffer (CTO Heliatek) und Hans-Peter Metzler (Beiratsvorsitzender Heliatek)

Bundespräsident Christian Wulff meinte nach der Übergabe des Deutschen Zukunftspreises an das Dresdner Forscherteam. „Mich freut es ganz besonders, dass das der Preisträger geworden ist, weil es uns doch allen Mut machen kann, dass die Energiewende auch gelingt.“ Das Wissenschaftlerteam hat es geschafft, innerhalb nur weniger Jahre organische Halbleiter für den kommerziellen Einsatz zu entwickeln. Der Vorteil organischer Halbleiter: Sie lassen sich vergleichsweise einfach, kostengünstig und vor allem ressourcenschonend zu Elektronik-Produkten mit ungewöhnlichen Eigenschaften verarbeiten – als dünne, biegsame und transparente Folien in unterschiedlicher Größe. Die Organische Elektronik kann als OPV (organische Photovoltaik) in Form von biegsamen und leichten Solarmodulen zum Einsatz kommen.

„Die Auszeichnung unserer Kerntechnologie als beste Innovation Deutschlands in 2011 ist für uns alle eine große Ehre. Die Ehrung verdeutlicht, was für eine enorme Bedeutung die organische Elektronik für unsere Gesellschaft aber auch für die Wirtschaft hat. Dr. Pfeiffer und seinen Kollegen ist es gelungen, diese Technologie weit über die Grundlagenforschung hinaus zu entwickeln, so dass Heliatek kurz vor dem Markteintritt steht. Die nächsten Jahre versprechen viele neue Innovationen auf diesem Gebiet und bisher undenkbare Anwendungen werden in unseren Alltag Einzug finden“, kommentiert Thibaud Le Séguillon, CEO Heliatek.

Preisträger Dr. Pfeiffer ergänzt hierzu abschließend: „Es war für mich ein faszinierender Prozess, die Entwicklung der organischen Photovoltaik über mehr als 15 Jahre begleiten und vorantreiben zu können – von den ersten Gehversuchen mit Testzellen auf winzigen Flächen mit unter einem Prozent Wirkungsgrad bis zur Schwelle der Produktionsreife, die heute erreicht ist. Die Gründung der Heliatek im Jahr 2006 hat diese Entwicklung enorm beschleunigt. Entscheidend dafür war, dass es uns in der Heliatek in beispielhafter Weise gelungen ist, Expertise in Halbleiterphysik und organischer Chemie eng miteinander zu verzahnen und auf ein Entwicklungsziel zu fokussieren. Allen Mitarbeitern und Kollegen an der TU Dresden, der Universität Ulm und der Heliatek, die diesen langen Weg mitgegangen sind, möchte ich für Ihren unermüdlichen Einsatz danken.“

Ab Mitte 2012 werden in Dresden erste organische, flexible Solarmodule im Rolle-zu-Rolle Verfahren mittels Niedertemperaturprozess gefertigt werden. Um die Produktionsanlage danach weiter auszubauen, wird Heliatek eine Finanzierungsrunde in 2012 durchführen, um rund 50 Mio. Euro Kapital von bestehenden und neuen Investoren einzuwerben.

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Das Siegerteam des diesjährigen Deutschen Zukunftspreises mit Bundespräsident Christian Wulff und Bundesministerin Annette Schavan

Den drei Wissenschaftlern ist es gelungen, organische Halbleiter fit zu machen für den Einsatz in verschiedensten Produkten. Damit schufen sie die Basis für innovative Anwendungen von Displays, Beleuchtung und Photovoltaik. Organische Halbleiter können künftig ganz neue Nutzungsmöglichkeiten der Elektronik eröffnen, die mit heute gebräuchlichen kristallinen Materialien wie Silizium nicht möglich sind. Der Vorteil organischer Halbleiter: Sie lassen sich vergleichsweise einfach und kostengünstig zu Elektronik-Produkten wie Transistoren, Leuchtdioden oder Solarzellen mit ungewöhnlichen Eigenschaften verarbeiten: als dünne, biegsame und transparente Folien fast beliebiger Größe.

Die Grundlagenforschung des Teams zur Organischen Elektronik begann vor 17 Jahren an der TU Dresden. Nach den ersten Forschungserfolgen startete man mit der angewandten Forschung am Fraunhofer IPMS und in den letzten Jahren entstanden hieraus zahlreiche erfolgreiche Ausgründungen in und um Dresden. Dadurch entstand Europas bedeutendstes Netzwerk zur Weiterentwicklung organischer Halbleiter. Das Team ist stolz auf diese Erfolgsgeschichte, die nun mit der Auszeichnung des Zukunftspreises gewürdigt wurde: „Wir freuen uns, eine so wertvolle Anerkennung für unsere Arbeit zu erhalten. Danken möchten wir allen Mitarbeitern, die geholfen haben, die organischen Halbleiter aus der Forschung an der TU Dresden heraus, über die Pilot-Fertigungsanlagen für OLEDs und Organische Solarzellen am Fraunhofer IPMS in die Industrie zu überführen. Wir wünschen uns, dass unser Beispiel andere Teams ermutigt, an sich zu glauben und gemeinsam Visionen zu verwirklichen!“ meint Prof. Leo.

Die Organische Elektronik kann entweder als OLEDs (organische LEDs) in Form von Displays und Leuchtmitteln zum Einsatz kommen, oder als OPV (organische Photovoltaik) in Form von biegsamen und leichten Solarmodulen. Bei OLEDs wird eine relativ geringe Energiezufuhr benötigt, um Licht zu erzeugen, und bei OPV-Modulen wird das Prinzip umgekehrt und das Sonnenlicht effizient in grünen Strom umgewandelt.

Die Ausgründung Novaled ist Weltmarktführer im Bereich OLED-Technologien und Materialien und beliefert internationale Displayfirmen zur Produktion von hocheffizienten farbbrillianten OLED-Displays, u.a. für Smartphones. Organische Leuchtdioden können aber auch als Lichtquelle sehr effizient sein, natürliches Licht abstrahlen und gleichzeitig die Umsetzung neuer Lichtkonzepte in Büros und Wohnräumen ermöglichen. „Unsere Vision sind ultraflache, große, langfristig sogar transparente und biegbare Displays und flächige Leuchten mit Technologien und Materialien von Novaled“, so Dr. Blochwitz-Nimoth.

Während der Firma Novaled schon vor einigen Jahren äußerst erfolgreich der Markteintritt mit seiner Technologie gelungen ist, baut die Firma Heliatek gerade ihre erste Produktionsanlage auf, die weltweit einzigartig ist. Ab Mitte 2012 sollen in Dresden organische Solarmodule im ressourcenschonenden Rolle-zu-Rolle Verfahren gefertigt werden, mit denen die Erschließung von völlig neuen Anwendungsbereichen möglich wird. Dr. Pfeiffer veranschaulicht  die neuen Einsatzmöglichkeiten: „Die semi-transparenten Module eignen sich hervorragend zur Integration in Fenster- oder Autoscheiben. Aufgrund der Leichtigkeit und Flexibilität der Module werden zusätzlich viele mobile Anwendungen denkbar und Dächer mit geringer Traglast können bald auch zur Sonnenstromgewinnung genutzt werden. Das war mit herkömmlichen Solarmodulen bisher undenkbar.“

Das Potenzial der Organischen Elektronik ist immens. Experten erwarten in wenigen Jahren weltweit einen Multi-Milliarden Dollar Markt. Das mit dem Zukunftspreis ausgezeichnete Dresdner Team hat diese Technologie entscheidend vorangebracht und beste Chancen maßgeblich von diesem schnellen Marktwachstum zu profitieren.

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Zwei Heliatek Rekordzellen mit 9,8% Effizienz auf einer aktiven Fläche von jeweils 1,1 cm².

Erst Ende 2010 hatte die Heliatek GmbH einen weltweiten Effizienzrekord von 8,3 % auf einer aktiven Fläche von 1,1 cm2 aufgestellt. Dieser Wert konnte nun durch interne Forschungs- und Entwicklungsarbeiten um beachtliche 1,5 % auf 9,8 % Zellwirkungsgrad gesteigert werden. Der neue Rekord wurde vom unabhängigen Fraunhofer ISE CalLab  (Freiburg) unter Standard Testbedingungen gemessen und zertifiziert.

Dr. Martin Pfeiffer, Mitgründer und CTO von Heliatek, erklärt: „Heliatek setzt bei den organischen Solarzellen als einzige Firma weltweit auf die Abscheidung sogenannter kleiner Moleküle mittels eines Niedrigtemperaturprozesses, ein Ansatz, der sich bei organischen LEDs (OLEDs) bereits am Markt durchgesetzt hat. Die Moleküle, die in Solarzellen das Licht einfangen und in Strom umwandeln, werden von Heliatek selbst entwickelt und synthetisiert. Der neue Weltrekord zeigt eindrucksvoll, dass Heliatek damit den richtigen Weg eingeschlagen hat. Die organischen Solarzellen von Heliatek haben jetzt das Effizienzniveau von traditionellen Solarzellen aus amorphem Silizium erreicht.“

Heliatek verfügt sowohl über eine eigenständige Chemie- als auch Physikforschungsabteilung. Diese einzigartige Kombination ermöglicht eine hocheffiziente Zusammenarbeit im Bereich der Materialqualität und des Zellaufbaus. Durch eine gezielte Materialauswahl wurde bei der Rekordzelle das gesamte Absorbersystem optimiert. Weiterhin wurde durch die Verbesserung des Abscheideprozesses die Zellmorphologie deutlich verfeinert, was zu einer Erhöhung des Stroms und des Füllfaktors führte.

Die Rekordzelle wird nach dem geplanten Produktionsstart im zweiten Halbjahr 2012 Schritt für Schritt in den Produktionsprozess von Heliatek übertragen. Interne Messungen haben gezeigt, dass bei einer Aufskalierung der Rekordzelle zu einem Modul mit einem Größenfaktor >120 eine Effizienz von 9 % auf der aktiven Modulfläche erzielt wird.

Thibaud Le Séguillon, CEO Heliatek, meint hierzu abschließend: „Ich bin über den neuen Rekordwert, der unsere Technologieführerschaft in diesem Bereich bestätigt, sehr erfreut. Der nächste Schritt auf unserem Weg zu 15 % wird eine Zelle mit über 10 % Effizienz im nächsten Jahr sein. Der aktuellste Rekordwerte bestätigt unsere Investoren und unser Team erneut in der Entscheidung von Anfang an auf die Herstellung von organischen Solarmodulen mittels Niedrigtemperaturprozess auf Basis kleiner Moleküle gesetzt zu haben. Unsere flexiblen, dünnen und ultraleichten Module ermöglichen neue Anwendungsfelder, die bisher mit den herkömmlichen Solartechnologien nicht möglich waren.  Nach unserer dritten Finanzierungsrunde in 2012 – bei der wir rund 50 Mio. EUR neues Kapital von bestehenden und neuen Investoren ein-werben möchten – planen wir unsere Produktionskapazitäten mit weiteren Linien auszubauen. Dies wird uns die Möglichkeit geben unsere ertragsstarken Module in neuen Anwendungsfeldern, wie z.B. Fenster und Fassaden für die Gebäudeintegration, zu platzieren. Diese Technologie hat wirklich das Potenzial die Solarindustrie zu revolutionieren.“

Die Entwicklung der Rekordzelle im Rahmen von F&E-Projekten wurde mit Mitteln des BMBF unter den Förderkennzeichen 13N9869 und 13N9716 sowie mit Mitteln des  ERDF und des Freistaats Sachsen unter dem Förderkennzeichen 71070 gefördert.

Für die Forschungserfolge auf dem Gebiet der organischen Elektronik ist Dr. Martin Pfeiffer (CTO Heliatek GmbH) zusammen mit seinen Forscherkollegen Prof. Karl Leo (Direktor IAPP) und Dr. Jan Blochwitz-Nimoth (Novaled AG) auch für den Deutschen Zukunftspreis 2011 nominiert. Am 14. Dezember wird Bundespräsident Christian Wulff bekanntgeben, wer von den drei im Finale stehenden Wissenschaftlergruppen das Rennen gemacht hat.

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Die Sieger erhielten diesen mit 20.000 Euro dotierten Technologietransferpreis, der unter der Schirmherrschaft von Dr. Philipp Rösler, Bundesminister für Wirtschaft und Technologie, steht, für die kostengünstige Herstellung organischer Solarzellen.

Der Preis würdigt außerdem die Verdienste des vom BMBF geförderten „Innoprofile-Projekts Organische pin-Bauelemente“, in dessen Rahmen die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen Heliatek und dem IAPP der TU Dresden in den vergangenen Jahren koordiniert und ausgebaut wurde. Das Projekt wurde 2006 von dem Heliatek Mitgründer Dr. Bert Männig initiiert und seit 2007 von Dr. Moritz Riede seitens des IAPP geleitet.

„Besonders überzeugte die Jury die hohe Innovation der Technologie und die Schnelligkeit, mit der dieses Transferprojekt angelaufen ist“, berichtet Jury-Mitglied Prof. Harald R. Pfab, Vorsitzender des Vorstands der Sachsen Bank, und ergänzt: „Die Wirtschaftlichkeit dieser Technologie ist vielversprechend. Der Transferprozess ist gelungen. In dem Dresdner Unternehmen sind bislang 70 Arbeitsplätze entstanden. Außerdem ist Heliatek dabei, einen serienmäßigen Produktionsprozess zu entwickeln.“

Die Solarmodule sind dünn, extrem leicht und biegsam und verfügen über hervorragende Leistungsparameter. Durch ihre besonderen Produkteigenschaften sind die Module künftig nahezu unbegrenzt einsetzbar, selbst dort, wo traditionelle Solartechnologien zurzeit noch an ihre Grenzen stoßen. Durch ihre Flexibilität können sie beispielsweise auf unebenen Flächen angebracht werden und die halbtransparenten Module eignen sich besonders gut für den Einsatz in Fensterscheiben.

In diesem Jahr wurde der Preis von der Sachsen Bank, der NILES-SIMMONS Industrieanlagen GmbH und der KOMSA Kommunikation Sachsen AG gestiftet. Die Preisverleihung erfolgte am 24. November 2011 im „pumpwerk eins“ in Chemnitz.

Für die Forschungserfolge auf dem Gebiet der organischen Elektronik ist Dr. Martin Pfeiffer (CTO Heliatek GmbH) zusammen mit seinen Forscherkollegen Prof. Karl Leo (Direktor IAPP) und Dr. Jan Blochwitz-Nimoth (Novaled AG) auch für den Deutschen Zukunftspreis 2011 nominiert. Am 14. Dezember wird der Bundespräsident Christian Wulff bekanntgeben, wer von den drei im Finale stehenden Wissenschaftlergruppen das Rennen gemacht hat.

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Die Global Cleantech 100 Liste ist einzigartig in diesem Industriezweig und unterstreicht das Erfolgspotenzial von Cleantech Unternehmungen aus der ganzen Welt. Die Liste konzentriert sich dabei auf Firmen, die die höchste Wahrscheinlichkeit besitzen, den Markt in den nächsten 5-10 Jahren maßgeblich zu beeinflussen.

„Wir sind sehr erfreut zum dritten Mal in Folge auf der Global Cleantech 100 Liste zu stehen. Diese Anerkennung unterstreicht unsere regelmäßigen Erfolge im Bereich der organischen Photovoltaik und verdeutlicht das enorme Potenzial, das diese hochinnovative Technologie der Bevölkerung und den Investoren bietet“, sagt Thibaud Le Séguillon, CEO von Heliatek.

Die Liste setzt sich aus eigenen Daten und Forschungsergebnissen der Cleantech Group zusammen und ist ergänzt durch die gewichteten, qualitativen Angaben von hunderten Nominierungen und den Bewertungen eines internationalen Gremiums bestehend aus 70 Cleantech Experten. Die Unternehmen müssen unabhängige, gewinnorientierte Cleantech Firmen sein, die an keiner großen Börse notiert sind, um sich für die Liste zu qualifizieren.

„Wir sind stolz darauf wie schnell sich die Global Cleantech 100 Liste als führender Bewertungsmaßstab für den Cleantech Bereich etabliert hat“, sagt Sheeraz Haji, CEO der Cleantech Group. „Interessenvertreter der Geschäftswelt, Investoren und Behörden schauen sich die Global Cleantech 100 Liste genau an, um abzuschätzen welche Fachgebiete und Unternehmen auf Wachstum ausgerichtet sind.”

4.274 Unternehmen aus über 45 Ländern wurden dieses Jahr nominiert. Nach einer ersten Prüfung und Bewertung der Bewerber kamen 213 Unternehmen in die engere Auswahl, die einer Expertenjury für die endgültige Bewertung vorgelegt wurde. Das Ergebnis waren 100 Unternehmen aus 16 Ländern.

Die 70-köpfige Expertenjury setzt sich aus anerkannten Unternehmen der Cleantech Branche aus aller Welt zusammen. Zu ihnen gehören führende Investoren und eine Vielzahl an Unternehmen aus unterschiedlichsten Industriezweigen, wie z.B. ABB, BASF, BP, Coca-Cola, DuPont, GE, GM, Procter and Gamble und Vestas.

„Die 3. Global Cleantech 100 Liste präsentiert die besten Cleantech Innovationen aus der ganzen Welt“, sagt Richard Youngman, Geschäftsführer der Cleantech Group für Europa und Asian und Gründer der Global Cleantech 100. „Die Liste basiert auf dem gesammelten Wissen und Erfahrungsschatz der weltweiten Cleantech Spitzenreiter. Die diesjährige Liste reflektiert nicht nur die interessantesten Firmen, sondern auch die Etablierung dieser dynamischen Industrie.“

Ein vollständiger Bericht mit Kommentaren und Hintergrundinformationen zu den 2011 Global Cleantech 100 ist über zwei Veröffentlichungen erhältlich: 1) Ein Bericht der Cleantech Group, gesponsert von Autodesk, Deloitte und Wilson Sonsini Goodrich & Rosati, erhältlich als kostenloser Download unter http://www.cleantech.com/global-cleantech-100/; 2) Eine online Sonderbeilage des britischen Guardians, gesponsert von Ernst & Young.

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