Flexible Dünnschicht-Solarzellen mit über 20 Prozent Wirkungsgrad

Flexible Dünnschicht-Solarzellen mit über 20 Prozent Wirkungsgrad

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Wissenschaftler der Empa, einer der Forschungsinstitutionen im ETH-Bereich haben ein neues Produktionsverfahren für hocheffiziente, flexible Dünnschicht-Solarzellen entwickelt. Diese Solarzellen können auf flexiblen Plastikfolien aufgebracht und kostengünstig im "Rolle-zu-Rolle"-Verfahren hergestellt werden. Der Wirkungsgrad für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie beträgt 20,4 %.
 
Seit Jahren arbeiten Forscher der Empa an der Entwicklung preiswerter Solarzellen, die einerseits hocheffizent sind und kostengünstig in grossen Mengen produziert werden können. Als vielversprechendes Material für flexible Dünnschicht-Solarzellen erweisen sich Solarzellen aus CIGS-Halbleitern (Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid). Dem Team von Empa-Forscher Ayodhya N. Tiwari ist nun eine entscheidende Entwicklung gelungen. Sie entwickelten eine neue Produktionsmethode für CIGS-Solarzellen, bei der winzige Mengen von Natrium und Kalium in die CIGS-Schicht eingebaut werden. Durch diese spezielle Behandlung ändert sich die chemische Zusammensetzung und die elektronischen Eigenschaften der komplizierten Sandwichstruktur.
 
Dadurch konnte der Wirkungsgrad für die Energieumwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität bei CIGS-Dünnschichtsolarzellen auf flexiblen Plastikfolien deutlich auf 20,4% gesteigert werden. Der bisherige Rekord, den das gleiche Team 2011 mit 18,7% aufgestellt hatte, ist damit noch überboten worden. So können die CIGS-Zellen mit den besten polykristallinen Siliziumsolarzellen mithalten.
 
Ende Oktober hat ein Team am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung in Stuttgart CIGS-Zellen mit einen Wirkungsgrad von 20,8% vorgestellt. Dies allerdings mit deutlich höheren Temperaturen bei der Produktion und nur auf (unflexiblem, starren) Glas als Trägermaterial. Sicher ist, dass CIGS-Dünnschichttechnologien ein Thema sind, das noch viel zu reden geben wird. Und die Empa-Forscher sind ganz vorne mit dabei. (mai/mgt)