Um unsere Führungsposition bei Displaymaterialien aufrechtzuerhalten, investieren wir weiterhin in die Forschung und Entwicklung. Die F&E-Aufwendungen beliefen sich im Jahr 2009 auf 87 Mio € und lagen damit 3,2 % über dem Vorjahresniveau. Am Standort Darmstadt entsteht zur Zeit das neue Chemie-Forschungszentrum, das unter anderem Teile der Flüssigkristall- sowie die OLED-Forschung (organische lichtemittierende Dioden) aufnehmen wird. Die Eröffnung ist für das 3. Quartal 2010 vorgesehen. In Südkorea haben wir unseren Standort erweitert, um Forschung und Entwicklung zu stärken und die Zusammenarbeit mit unseren Kunden weiter zu intensivieren. Darüber hinaus arbeiten wir an reaktiven Mesogenen – polymerisierbaren Flüssigkristallen, die zum Beispiel als Material für optische Filme eingesetzt werden können. Sie tragen zur Verbesserung der Bildqualität von Displays bei. Auch außerhalb der Flüssigkristalltechnologie beschäftigen sich unsere Forscher mit Materialien für innovative Displays. Hier stehen besonders die OLED-Materialien im Fokus der Entwicklung. Sie kommen bereits in Mobiltelefonen, MP3-Abspielgeräten oder digitalen Bilderrahmen zur Anwendung.
OLED-Forschung in Netzwerken aus Industrie und Wissenschaft
Zur Weiterentwicklung der OLED-Technologie engagieren wir uns verstärkt in Forschungs-Netzwerken. Um die Entwicklung „neuer Materialien für OLEDs aus Lösung“ (NEMO) dreht sich ein Projekt, das Merck als Konsortialführer gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft begonnen hat. Ziel dieser vom deutschen Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Kooperation ist die Entwicklung innovativer löslicher Materialien für den Einsatz in großflächigen OLED-Bauteilen, etwa für Flachbildschirme, elektronische Verkehrsschilder oder Beleuchtungssysteme.
Eine OLED ist ein dünnfilmiges, leuchtendes Bauelement aus organischem, halbleitenden Material, das sich von den anorganischen Leuchtdioden (LED) dadurch unterscheidet, dass Stromdichte und Leuchtdichte geringer sind und keine kristallinen Materialien erforderlich sind. OLEDs kommen heute bereits in kleinflächigen Displays – beispielsweise in Mobiltelefonen oder MP3-Abspielgeräten – zum Einsatz. Sie verbrauchen wenig Energie und bieten aus fast jedem Blickwinkel ein perfektes Bild. Die OLED-Technologie ermöglicht durch die Verwendung ultradünner leuchtender Schichten die Herstellung einzigartiger, großflächiger, homogener Leuchtflächen mit einer Gesamtschichtdicke von nur wenigen Millimetern. Im Vergleich zum heute gängigen Vakuum-Verdampfungsprozess sollen insbesondere die Skalierbarkeit, Strukturierbarkeit und Beschichtungseffizienz deutlich verbessert werden. Die NEMO-Projektpartner setzen dabei auf lösliche, phosphoreszierende Materialien für Rot-, Grün- und Blau-Anwendungen. Um zügig marktfähige Lösungen zu erreichen, werden parallel dazu verschiedene Injektions-, Transport- und Elektrodenmaterialien sowie Klebstoffe erforscht, bewertet und auf ihre Leistungsfähigkeit hin getestet. Außerdem arbeitet Merck als führender Hersteller von Hochleistungs-OLED-Materialien gemeinsam mit der Technischen Universität Braunschweig und dem US-Unternehmen Applied Materials in einem Projekt namens „Light InLine“ an Verfahren, die die Herstellkosten von Leuchten mit organischen Leuchtdioden (OLED) senken sollen. Hergestellt auf Glasplatten oder flexiblen Substraten können OLED-Kacheln weißes Licht emittieren, das gleichmäßiger und energieeffizienter als das Licht von herkömmlichen Leuchtstofflampen ist.
Alternativen zur Glühbirne
Stufenweise wird die Glühbirne in Europa bis 2012 abgeschafft. Mögliche Alternativen werden intensiv diskutiert. Schon seit Längerem arbeiten unsere Forscher an neuartigen Leuchtstoff-Materialien – Aktivitäten, die unter dem Stichwort „Solid State Lighting“ zusammengefasst sind. Sie zielen darauf ab, Leuchtstoffe für weiße LEDs zu entwickeln, die eine Alternative zu herkömmlichen Glühbirnen und Energiesparlampen darstellen. Neben diesen Punktleuchtmitteln werden durch unsere OLED-Materialien innovative Flächenleuchtmittel möglich, mit denen sich großflächig und stromsparend Licht erzeugen lässt. In Zusammenarbeit mit führenden Leuchtmittelherstellern sind hier bereits Prototypen entwickelt worden.
Schlüsseltechnologie Photovoltaik
Nach dem starken Wachstum im Vorjahr stagnierte der Photovoltaik-Markt im Jahr 2009. Für die Hersteller aus Asien oder Europa machte sich insbesondere der Rückgang staatlicher Subventionen bemerkbar. Dennoch ist die Photovoltaik eine der Schlüsseltechnologien der Zukunft, wenn es um erneuerbare Energiequellen geht. So konzentriert sich die Sparte auf die Entwicklung von Materialien für die Herstellung von organischen Solarzellen und für Drucktechnologien. In der isishape®-Reihe bieten wir den Herstellern von Solarzellen schon heute druckbare Ätzpasten an, mit denen sie das benötigte Produktionsmaterial kostengünstiger und umweltfreundlicher verwenden können.
Im Rahmen eines vom Deutschen Forschungsministerium geförderten Entwicklungsprojekts arbeitet Merck auf dem Gebiet der organischen Photovoltaik gemeinsam mit anderen führenden Industrieunternehmen an innovativen Materialien für alternative Energiequellen. Ziel ist es, den Wirkungsgrad organischer Solarzellen zu erhöhen und kostengünstige Druckverfahren zur Produktion dieser hocheffizienten Zellen einzusetzen. Wir nutzen hierfür unser im Jahr 2009 erweitertes Forschungszentrum Chilworth im englischen Southampton.
Farbstoffsensibilisierte Solarzellen
Parallel arbeiten wir an neuen Technologien, beispielsweise an farbstoffsensibilisierten Solarzellen, so genannten „Dye Sensitised Solar Cells“, die in der Photovoltaik als erneuerbare Energiequelle zur Anwendung kommen. Sie ahmen die Natur mit Hilfe künstlicher Photosynthese nach, einer Anwendung der Nanotechnologie zur Erzeugung von Energie. Die in den farbstoffsensibilisierten Solarzellen befindlichen Elektrolyte erfordern die Nutzung ionischer Flüssigkeiten, bei deren Entwicklung und Herstellung Merck eine weltweit führende Rolle einnimmt. Um die Weiterentwicklung dieser Technologie voranzutreiben, kooperieren wir seit 2009 eng mit dem australischen Unternehmen Dyesol, dem führenden Spezialisten für Materialien und Komponenten zur Herstellung von farbstoffsensibilisierten Solarzellen. Im Bereich „Ionische Flüssigkeiten“ verfügen wir über eine breite Wissensbasis und halten zahlreiche Patente für neue ionische Flüssigkeiten. Durch die Zusammenarbeit mit Dyesol können wir die Möglichkeiten im attraktiven Markt für farbstoffsensibilisierte Solarzellen weltweit noch besser erschließen. Der Einsatz von ionischen Flüssigkeiten als Hauptbestandteil von Elektrolyten eröffnet die Möglichkeit, sowohl starre als auch flexible Solarzellen herzustellen. Durch diese Besonderheit werden in der Zukunft viele neue Anwendungsgebiete entstehen.
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