Leuchtende Tapeten als Zimmerbeleuchtung, womöglich mit eingedrucktem Fernsehgerät; Fenster aus durchsichtigen Solarzellen, die das Haus mit Energie versorgen; gedruckte Bildschirme und Laptops zum Aufrollen: Hinsichtlich der organischen Elektronik sind der Phantasie kaum Grenzen gesetzt. Die Polytronik (aus Polymerelektronik) führt intelligente kunststoffbasierte Systemfunktionen zusammen und zählt als künftiger Schlüssel für eine Vielzahl von Anwendungen. In diesem Sinn will OLAE (Organic and Large Area Electronics) elektronische Bauteile auf Basis leitender und halbleitender Kunststoffe herstellen. Ihre Vorteile liegen in der Ressourcenschonung, der einfachen Herstellung und einer umweltfreundlichen Entsorgung.Merkmal der Kunststoffelektronik ist die Verwendung mikroelektronischer Bauelemente auf Trägermaterialien aus organischen Folien und mit Leiterbahnen und Bauelementen, die aus leitfähigen organischen Halbleiter gefertigt werden. Diese Moleküle - neben Monomeren und Oligomeren vor allem Polymere - werden dabei in Form dünner Filme oder kleiner Volumina auf die Folien gedruckt oder geklebt. Für die Herstellung der dünnen Schichten kommen alle Verfahren in Betracht, die auch für Elektronik auf keramischen oder halbleitenden Trägern verwendet werden.
Einfacher zu handhaben
Kunststoffe mit metallischen oder halbleitenden Eigenschaften sind bereits seit Jahrzehnten bekannt. Doch erst in den letzten Jahren erreicht die Leistungsfähigkeit dieser Materialien durch intensive Forschung die Grenze zur Wirtschaftlichkeit. Schon allein aus Kostengründen ist es erstrebenswert, bewährte Materialien wie Kupfer, Silizium oder Metalloxide durch funktionalisierte Kunststoffe zu ersetzen, zumal sie eine nahezu unbegrenzte Verfügbarkeit aufweisen. Sie können allerdings wegen wesentlich geringerer Wirkungsgrade oder Leitfähigkeiten die bisherigen Lösungen nur in bestimmten Bereichen ergänzen, für welche die bisherige anorganische Elektronik zu teuer ist.Während die Si-Technologie nach wie vor auf hohe Temperaturen von über 1000 °C, auf Reinraumbedingungen und die Verarbeitung in Chargen angewiesen ist, können organische Kunststoffe recht einfach bei Raumtemperatur verarbeitet werden. Sie sind einfach zu entsorgen; Fernziel ist sogar eine Kompostierbarkeit. Zudem sind die mechanischen Eigenschaften der organischen Elektronik attraktiv, weil sie auf flexiblen, transparenten Kunststofffolien (später auch auf Papier) hergestellt werden kann. Sie ermöglicht so völlig neue Anwendungen. OLAE-Anwendungen finden sich zurzeit vor allem in der Photonik, vertreten durch organische Leuchtdioden (OLED) und organische Photovoltaik (OPV). In Entwicklung sind zudem Sensoren, Speicherbausteine, Transistoren und Batterien. Neben marktreifen RFID-Chips und Preisetiketten hat ein Forscherteam schon Mikroprozessoren aus Polymerfolien erzeugt. Darüber hinaus haben erste organische Laser für die optische Messtechnik und für Batterien das Forschungslabor verlassen.
Schon marktreif
Bereits marktreif und effizient eingesetzt wird die Technik bei organischen Leuchtdioden: Die selbstemittierenden organischen Halbleiter ermöglichen als OLEDs völlig neuartige Leuchtmittel und haben schon heute den Schritt in die Massenproduktion geschafft. Bislang werden sie überwiegend in Displays verwendet. Großflächig aufgetragen, sind sie künftig in der Lage, energiesparend ganze Räume zu erhellen. Sie bilden auch die Basis für organische Solarzellen, die etwa auf Folien in unterschiedlichen Farben an Außenfassaden Sonnenlicht einfangen können. Mit ihnen lassen sich dünne, leuchtende Flächen mit verschiedenen Farben erzeugen. Im abgeschalteten Zustand können OLEDs auch transparent sein. Lampenhersteller haben längst erste Produkte auf dem Markt, so einen Flächenstrahler mit 80mm Durchmesser und 2,1mm Tiefe. Im Bereich der OPV werden so genannte Dünnschicht-Solarzellen verarbeitet. Die bislang erreichten Wirkungsgrade um acht Prozent lassen noch höheres Potenzial vermuten: Transparente Folien mit Solarzellen auf Handys, Laptops und anderen Mobilgeräten könnten Batterielaufzeiten erheblich verlängern. Vor diesem Hintergrund meldete das Dresdener Start-up-Unternehmen Heliatek für seine neuesten organischen PV-Zellen mit einer Zelleffizienz von 10,7 Prozent auf einer aktiven Fläche von 1,1cm 2eine neue weltweite Bestmarke.Aufsehen erregen die ersten großen, auf organischen LEDs basierenden 55"-Breitbildschirme mit extrem flachem und leichtem Display, die neue Maßstäbe für Helligkeit und Farbkontrast im Vergleich zu LCD setzen. Die OLED-TVs sind das Aufbruchssignal in die �?ra der organischen und gedruckten Elektronik. Für die neue, multidisziplinär aufgestellte organische Technik, mit halbleitenden Kunststoffen aus Polymeren oder kleinen Molekülen auf dünnen, flexiblen, sogar transparenten Trägerfolien, ist das ein wichtiger Schritt. Das zu erwartende Marktvolumen der organischen Elektronik als umweltfreundliche und kostengünstige Ergänzung zur klassischen Mikroelektronik liegt in der Größenordnung der heutigen, weitaus aufwändiger produzierten Siliziumchips. 2012 standen industrielle und consumer-orientierte Anwendungen im Mittelpunkt: organische Solarzellen und Sensoren, OLED-Displays und OLED-Beleuchtungen, ultraflache, nahtlos in die Produkte integrierte Datenspeicher und Batterien sowie Touchscreens für Datengeräte, Unterhaltungselektronik im Heim und Infotainment im Auto. Einen Ausblick in die Zukunft geben autonom agierende und per Funkanbindung großräumig vernetzte Smart Objects.
