Ziel der Entwicklung

Polymerbasierte Elektronik steht aufgrund ihres ungeheuren Potentials, den Lebensstandard der Menschen vielfältig erhöhen zu können, sehr im derzeitigen Fokus der Wissenschaft und des gesellschaftlichen Interesses. Um die polymerbedingten Vorteile, wie mechanische Flexibilität und dünne materialsparende Schichten, ausnutzen zu können, müssen sich gegenwärtig Technologien (OLED, OPV, etc.) der großen Herausforderung stellen, die Langzeitstabilität mittels Hochbarriereverkapselung (Schutz vor O2 und H2O) zu verbessern. Hier setzte das Projekt mit dem Ziel an, derartige Multilayerfolien auf Basis von Polysilazanen zu entwickeln, die durch energie- und ressourcenschonende Herstellung über R2R-Nassbeschichtung (reel-to-reel) sowie Transparenz und Flexibilität bestechen.

Vorteile und Lösungen

Transparente Hochbarrierefolien bedienen unter anderem das Marktsegment der Plastic and Printed Electronics. Für deren Produkte, wie beispielsweise OLED und organische Solarzellen, ist es unerlässlich, einen herausragenden Schutz der empfindlichen organischen Komponenten vor äußeren Einflüssen wie Sauerstoff und Wasser bei gleichzeitigem Erhalt der optischen Durchlässigkeit und der Biegbarkeit der Geräte zu gewähren. Mit den derzeit am Markt befindlichen transparenten Verpackungen ist das jedoch bislang nicht möglich. Hohe Gasbarrieren lassen sich zwar erzeugen, jedoch gehen dann Transparenz oder mechanische Flexibilität verloren. Geeignete transparente Hochbarrierefolien mit den erforderlichen hohen Gassperren befinden sich gegenwärtig noch im Forschungsstadium, wobei üblicherweise CVD-/PVD-Prozesse genutzt werden. Diese Vakuum-Beschichtungen sind energieintensiv und zumeist nur in kleinen bis moderaten Geschwindigkeiten in kontinuierlichen Produktionen umsetzbar. Das führt zu hochpreisigen Verkapselungsmaterialien, die das Produkt verteuern und eventuelle Markteinführungen behindern. Bei der im Vorhaben anvisierten kostengünstigen Produktion solcher „High-Tech„-Folien durch Nassbeschichtung – vakuumfrei und hohe Beschichtungsgeschwindigkeiten bis 600 m/min möglich – und derart materialeffektiver Erzeugung dünnster Schichten in Kombination mit dem Leistungsvermögen einer wirklichen Hochbarriere mit Flexibilität und optischer Transparenz ist eine überführung dieser Technologie in den großtechnischen Maßstab äußerst lukrativ, zumal beste Markteintrittschancen durch die aufkommenden neue Technologien (wie leuchtende Tapeten, rollbare Displays und weitere) bestehen.

Zielgruppe und Zielmarkt

Hochbarrierefolien zum Schutz von Organischer Elektronik werden dringend benötigt, um die vielfältigsten Produkte dieser Sparte, wie elektrochrome Folien, flexible Sensoren und organische Solarpanels am Markt platzieren zu können. Die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten sind bei Erreichen beziehungsweise bei Entwicklung einer transparenten, preiswerten Hochbarrierefolie daher als sehr groß einzuschätzen. Potenzielle Anwendungen als Lebensmittelverpackungen oder für anorganische Dünnschichtsolarzellen untermauern das zusätzlich. Da sich viele der angesprochenen Themen auch beim Antragsteller wiederfinden, sind die Bestrebungen groß, die Entwicklung von transparenten Permeationsbarrieren weiter zu forcieren. Die bei der Projektbearbeitung gesammelten Erkenntnisse und Erfahrungen zur Synthese, zur Nassbeschichtung und zu den Barrierefolien selbst werden in Folgeprojekten einfließen, was unter anderem mit potenziellen Partnern aus der Industrie geschehen soll.