Organische Elektronik - mehr Licht und Energie aus hauchdünnen Molekülschichten
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(v.l.n.r) Prof. Dr. rer. nat. Karl Leo, Dr. rer. nat. Martin Pfeiffer, Dr. rer. nat. Jan Blochwitz-Nimoth
Prof. Dr. rer. nat. Karl Leo (Sprecher)
Dr. rer. nat. Jan Blochwitz-Nimoth*
Dr. rer. nat. Martin Pfeiffer**
Technische Universität / Fraunhofer-Institut IPMS, Dresden
*Novaled AG, Dresden
**Heliatek GmbH, Dresden
Viele Zukunftstechnologien basieren auf kristallinen Halbleitern: Materialien wie Silizium, die aufwendig und teuer verarbeitet werden müssen. Gibt es alternative Werkstoffe, die etwa Leuchtdioden und Solarzellen preiswerter und flexibler machen?
Prof. Dr. Karl Leo, Dr. Jan Blochwitz-Nimoth und Dr. Martin Pfeiffer haben die dafür geeigneten Materialien parat: organische Halbleiter. Den Dresdner Forschern ist es gelungen, die Kunststoffe fit zu machen für den Einsatz in verschiedensten Produkten. Damit schufen sie die Basis für innovative Anwendungen von Beleuchtung und Photovoltaik, die bislang undenkbar waren. Karl Leo ist Leiter des Instituts für Angewandte Photophysik der TU Dresden und Direktor des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme (IPMS). Jan Blochwitz-Nimoth als CSO bei der Novaled AG tätig, Martin Pfeiffer ist CTO bei der Heliatek GmbH.
Die nominierten Forscher und ihre Teams nahmen sich bestimmte organische Substanzen vor, die eine relativ simple chemische Struktur besitzen. Daraus lassen sich Transistoren, Leuchtdioden oder Solarzellen mit ungewöhnlichen Eigenschaften erstellen: als dünne, biegsame und transparente Folien fast beliebiger Größe. Dazu haben die Forscher in Dresden eine erste Rolle-zu-Rolle-Anlage errichtet, die eine einfache, schnelle und preisgünstige Fertigung von organischen Leuchtdioden (OLED) ermöglicht.
Ein Manko der Kunststoff-Elektronik war bislang ihre bescheidene Effizienz: Viel Energie verpuffte darin ungenutzt. Auch die Lebensdauer reichte nicht für kommerzielle Anwendungen: OLEDs leuchteten durch Alterungsprozesse des Materials allmählich immer schwächer. Doch die Dresdner Forscher kamen den Ursachen dafür auf die Spur – und konnten die Alterung bremsen. Und sie schufen maßgeschneiderte Materialien und Strukturen, die die Effizienz organischer Leuchten und Lichtfänger deutlich verbesserten. So entwarfen sie OLEDs, die eine größere Lichtausbeute haben als Leuchtstoffröhren. Und sie entwickelten organische Solarzellen mit einem Wirkungsgrad, der sie für bestimmte Anwendungen zu einer guten Alternative für Silizium-Zellen macht. Die realistische Vision der Wissenschaftler sind etwa großflächige Leuchten, die sich wie eine zweite Haut hauchdünn an Wänden, Decken, Möbeln und sogar transparent auf Fensterflächen aufbringen lassen. Transparente, dünne Solarzellen könnten künftig in Autos oder Taschen integriert werden und Strom für die Klimaanlage oder den MP3-Player aus Sonnenlicht erzeugen.
Das Potenzial der Kunststoff-Elektronik ist immens. Experten schätzen, dass damit in 15 Jahren weltweit rund 330 Millionen US-Dollar umgesetzt werden. Die Forscher aus Dresden haben die Technik entscheidend vorangebracht – und beste Chancen, ein großes Stück des Umsatzkuchens abzubekommen. Dazu sind aus IPMS und TU Dresden sechs Spin-Off-Firmen ausgegründet worden – darunter Heliatek und Novaled. Sie sind Teil eines umfassenden Netzwerks zur Weiterentwicklung organischer Halbleiter, das rund um Dresden entstanden ist.
Das Vorschlagsrecht zum Deutschen Zukunftspreis obliegt den führenden deutschen Einrichtungen aus Wissenschaft und Wirtschaft sowie Stiftungen.
Das Projekt „Organische Elektronik – mehr Licht und Energie aus hauchdünnen Molekülschichten“ wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft e.V. und der Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina e.V.- Nationale Akademie der Wissenschaften vorgeschlagen.
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