Rekordwirkungsgrad bei CIGS-Solarzellen

Flexible Solarzellen mit einem Wirkungsgrad, wie er nur von polykristallinen oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) Modulen erreicht wird, haben jetzt die Forscher in der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Versuchsanstalt für Industrie, Bauwesen und Gewerbe (EMPA) in der Schweiz entwickelt. Damit brach das Forscherteam um Leiter Ayodhya Tiwari seinen eigenen Rekord aus dem vergangenen Juni.

Damals lag der Wirkungsgrad bei 17,6 Prozent, die neue Generation der CIGS-Solarzellen liegt nun bei 18,7 Prozent und wurde bereits vom Frauenhofer Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg geprüft. Der Wirkungsgrad von Dünnschichtmodulen, basierend auf amorphem Silizium liegt etwa zwischen fünf bis 13 Prozent, bei den Solarzellen aus polykristallinem Silizium zwischen 13 und 18 Prozent und monokristalline Siliziumzellen schaffen es auf 14 bis 24 Prozent.

Flexibel und leicht sind sie, die neuen CIGS-Solarzellen und könnten mit ihrem hohen Wirkungsgrad bald den Markt erobern. Die Vorteile liegen sowohl bei der Herstellung, CIGS-Solarzellen können im Rolle-zu-Rolle Verfahren hergestellt werden und sind so günstig zu produzieren, als auch bei den verbesserten Systemkosten durch die leichten, flexiblen Module, die zudem die Installation und den Transport vereinfachen.

Erreicht wurde die Verbesserung des Zellwirkungsgrades in erster Linie durch den Wechsel des Trägermaterials. Hier wurde auf Polymerschichten als Trägermaterial gesetzt, da diese mit besseren Ergebnissen aufwarteten als Metallfolien. Strukturmerkmale und Niedertemperatur-Abscheidungsverfahren verhalfen dem Wirkungsgrad durch den verringerten Rekombinationsverlust zu einer deutlichen Verbesserung. Auch die Ausstattung mit Natrium am Ende des Produktionsverfahrens trägt laut der Forscher zu einer Erhöhung des Wirkungsgrads bei. Eine Erhöhung des Wirkungsgrades von Solarzellen spielt jedoch nur in sofern eine Rolle, als dass hierdurch die Investitionskosten verringert werden. Dazu müssen die Zellen entsprechend kostengünstig hergestellt werden. Hierzu arbeitet das Forscherteam mit der Schweizer Flisom AG zusammen, um die Technologie weiter auszubauen und gezielt zu vermarkten.

Judith Schomaker

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