Günstiger Strom mit Dünnschichtsolarzellen

Günstiger Strom mit Dünnschichtsolarzellen

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Empa-Wissenschaftler haben Dünnschichtsolarzellen auf flexibler Plastikfolie mit einem neuen Rekordwirkungsgrad entwickelt. Die Zellen basieren auf so genannten CIGS-Halbleitern (Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid), die laut Empa über ein „enormes Potenzial“ für günstigen Solarstrom verfügen. Als nächstes soll die Technik so weiter entwickelt werden, dass sich auch grossflächige Module herstellen lassen.
 
 
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Hauchdünn, flexibel und effizient: die von den Empa-Forschern entwickelte Solarzelle.
 
 
Seit Jahren versuchen Wissenschaftler eine preiswerte Solarzelle zu entwickeln, die sich einfach in grossen Mengen produzieren lässt und die sowohl günstig als auch hocheffizient ist. Einem Team von der Eidgenössischen Materialforschungsanstalt (Empa) unter Leitung von Ayodhya N. Tiwari ist nun ein Durchbruch gelungen. Die Forscher konnten den Wirkungsgrad für die Energieumwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität bei CIGS-Dünnschichtsolarzellen auf flexiblen Plastikfolien erneut deutlich steigern. Der neue Rekordwert beläuft sich auf 20.4 Prozent, was eine markante Verbesserung im Vergleich zum bisherigen Rekord von 18.7 Prozent bedeutet. Diesen hatte dasselbe Team im Mai vor zwei Jahren aufgestellt, seinen ersten Weltrekord in diesem Zusammenhang erreichte es bereits 1999, mit 12.8 Prozent.
 
Bei dem jüngsten Rekord gelang es dem Team, die Eigenschaften der Licht absorbierenden CIGS-Schicht, die bei reduzierten Prozesstemperaturen aufgetragen wird, weiter zu optimieren. Der Wirkungsgrad der Solarzelle wurde vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg (Deutschland) verifiziert – und übersteigt sogar den Rekordwert von 20.3% für CIGS-Solarzellen auf Glas. Doch das ist nicht alles: Er entspricht gar den höchsten Wirkungsgraden, die mit polykristallinen Siliziumsolarzellen erreicht werden. „Wir haben es endlich geschafft, mit dem Wirkungsgrad von polykristallinen Siliziumsolarzellen und CIGS-Dünnschichtsolarzellen auf Glas gleichzuziehen,“ so Tiwari.
 
Hoch effiziente, leichte und flexible Dünnschichtsolarmodule eignen sich für viele Anwendungen, etwa in grossen Solarparks, auf Dächern oder an Fassaden, aber auch für zu tragbare Elektronikgeräte. Sie können durch Rolle-zu-Rolle-Herstellungsverfahren produziert werden, die gegenüber der Siliziumtechnologie einiges kostengünstiger sind. Laut Empa haben so hergestellte Zellen das Potenzial, Solarstrom in naher Zukunft tatsächlich erschwinglich zu machen. Jetzt sei es an der Zeit, die Technologie gemeinsam mit einem Industriepartner für technische Anwendungen weiter zu entwickeln, so dass man auch grossflächige Module herstellen könne, so Empa-Direktor Gian-Luca Bona. Um dies zu erreichen, arbeitet die Empa mit der Firma Flisom zusammen, ein Jungunternehmen, das sich die Industrialisierung flexibler CIGS-Solarzellen zum Ziel gesetzt hat. (mai/mgt)