OLEDs machen aus farbigem Pulver Licht
Leuchtende Tapeten, aufrollbare Displays und Glasfenster, die Strom
produzieren können. All das wird in der Welt der organischen
Leuchtdioden (OLED) möglich sein. In Dresden sitzen die Köpfe hinter
dieser Revolution.
Die Zukunft des Lichts leuchtet bei Prof. Karl Leo bereits als
viereckige Scheibe in seinem Dresdner Labor. Vor dem Leiter des
Fraunhofer-Instituts für photonische Mikrosysteme (IPMS) liegt eine
organische Leuchtdiode (OLED) auf dem Tisch. OLED, das steht für nur
wenige Nanometer dünne Schichten von organischen Halbleitern, die auf
ein Glas, eine Metall- oder Plastikfolie aufgetragen, Licht flächig
abstrahlen können.
Wie sieht das Licht der Zukunft aus? Damit
revolutionieren OLEDs den Leuchtmittelmarkt, denn ihre Vorgänger
Glühbirne, Energiesparlampe und LED-Licht können nur sehr punktgenau
beleuchten oder verschwenden dabei viel Energie in Abwärme. OLEDs
dagegen sind äußerst energieeffizient, übertreffen vielfach bei der
Lichtausbeute sogar bisher am Markt führende Leuchtstoffröhren. Und ihre
Eigenschaft, auf biegsame und flexible Materialien aufgebracht werden
zu können, macht sie besonders für Designer und Architekten attraktiv.
Bislang für verrückt gehaltene Visionen werden durch die OLEDs aus
Dresden möglich. Eine leuchtende Tapete könnte das Wohnzimmer der
Zukunft ebenso erhellen wie ein mit transparenten OLEDs bestücktes
Fenster, das tags durchsichtig ist und nachts strahlt. Ein biegsamer
Computerbildschirm scheint ebenso möglich wie elektronisches Papier.
Fenster leuchten und erzeugen Strom
Eine Arbeitsgruppe hat sich darauf spezialisiert, das OLED-Prinzip
umzukehren, also mit einer organischen Solarzelle aus Licht einfach
Strom zu gewinnen. Dazu wird die Licht abstrahlende Schicht der OLED
durch eine Licht absorbierende Schicht ersetzt. Das beinahe transparente
Fenster der Zukunft könnte also zusätzlich zur Stromversorgung
beitragen.
Mit
transparenten organischen Leuchtdioden (OLEDs) lassen sich Fenster
herstellen, die nachts leuchten, oder die als Solarkollektoren
funktionieren Visionen und konkrete Arbeit haben in Dresden
seit 2008 einen festen Platz. Da wurde Europas modernstes
Forschungszentrum für organische Halbleiterforschung unter dem Dach des
"Center for Organic Materials and Electronic Devices Dresden" (COMEDD)
gebündelt. Erste Arbeiten zu OLEDs begannen in Dresden bereits im Jahr
2000. Herzkammer des Instituts ist ein 900 Quadratmeter großer Reinraum,
in dem Pilotanlagen für die Fertigung aufgebaut sind.
Aus Pulver wird Licht
Die organischen, Licht emittierenden Schichten werden in einem
aufwändigen Verfahren nach und nach auf Glas, Metall oder Folie
aufgedampft. Ausgangstoff sind pulverförmige organische Materalien –
kurzkettige Kohlenstoff-Moleküle. Die werden in einzelnen Schichten wie
ein Sandwich übereinandergestapelt. Elektronen wandern durch diesen
Halbleiter, wenn eine Spannung angelegt wird. Die Energie der Elektronen
wird als Licht abgegeben. Um das flächige Licht vor Wasser, Luft und
Staub zu schützen, wird alles mit einem Deckel verschlossen. Dieser
Prozess wird Verkapselung genannt.
Auch wenn zahllose Rekorde bei Lebensdauer und Lichtausbeute der
OLEDs auf das Konto der Dresdner Forscher gehen und internationale
Preise das belegen - die Forscher sind längst nicht am Ziel. Noch sind
große OLED-Flächenleuchten und Bildschirme zu teuer, weshalb Karl Leo
seine Mitarbeiter vor allem anspornt, die Herstellungsverfahren zu
optimieren.
Leo und sein Team wollen anwendbare Ergebnisse "Eine
kleine OLED-Kachel kostet derzeit etwa 100 Euro. Längerfristig wollen
wir einen Preis von 50 Euro pro Quadratmeter erzielen", gibt Karl Leo
das Ziel vor. Dazu müssen aus den Pilotanlagen stabile
Massenproduktionsanlagen werden. Das ist für die Forscher in Dresden der
nächste Schritt.
Der Standort Dresden hat sich in den letzten Jahren einen
internationalen Ruf erarbeitet. Dazu beigetragen haben Erfolge wie die
Erfindung und Patentierung einer Methode, Dotierung genannt, die zu
einer deutlich höheren Lichtausbeute bei OLEDs geführt hat. Dabei wird
die innere Kristallstruktur der organischen Halbleitermaterialien
gezielt gestört, was zu einer höheren Leitfähigkeit und damit
Lichtausbeute beiträgt. Bereits sieben Mal wurden marktreife Ideen in
Start-Up-Unternehmen ausgelagert. Seit 2003 arbeitet die so entstandene
Novaled AG daran, die Beleuchtungsindustrie weltweit mit Know-how und
Produktionstechnik für OLEDs zu versorgen.
Die 2006 gegründete Schwesterfirma Heliatek baut gerade eine
Produktionsanlage für organische Solarzellen auf. Der Motor und eine der
treibenden Kräfte hinter beiden Ausgründungen ist Institutsleiter
Professor Karl Leo. Der will nämlich am Ende seiner Karriere nicht nur
den technischen, sondern auch den wirtschaftlichen Erfolg von OLEDs in
den Händen halten.
Autor: Richard Fuchs Redaktion: Fabian Schmidt
http://www.dw-world.de/dw/article/0,,15136336,00.html
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