ZSW: Rolle-zu-Rolle-Anlage produziert CIGS-Dünnschicht-Solarzellen

Stuttgart - Auf dem Weg zur effizienten Bandbeschichtung von Dünnschichtsolarmodulen aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) auf Kunststoff-Folie ist es dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) gelungen, in einer Anlage mit kontinuierlichem Durchlauf die wichtigsten Herstellungsschritte am Stück durchzuführen. Die Solarzellen erreichen einen Wirkungsgrad von 10,2 Prozent Wirkungsgrad. Die Herstellung der flexiblen Dünnschicht-Module war bislang aufwändig und zeitintensiv. Jeder einzelne Schicht wurde in einer separaten Anlage nacheinander abgeschieden. Diese Schritte vereint das ZSW in einer einzigen Anlage. Ziel der Forscher sind fertig verschaltete Solarmodule mit noch höheren Wirkungsgraden.

Kostenvorteile durch Massenfertigung

Durch Massenfertigung könnte so eine neue Generation preisgünstiger, flexibler Photovoltaikmodule entstehen. An einer zwölf Meter langen Bandbeschichtungsanlage im Technikum des ZSW werden seit 2010 CIGS-Dünnschichtsolarzellen von der Rolle entwickelt. Trägermaterial ist eine temperaturbeständige Polymer-Kunststoff-Folie, Polyimid. Die Folie ist 0,0025 Zentimeter dünn und 30 Zentimeter breit. Die Anlage wurde mit Hilfe des Investitionsprojekts "CISROLL" des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) finanziert.

"Die Besonderheit der Bandbeschichtungsanlage liegt darin, dass alle Beschichtungsschritte simultan im gleichen Vakuum stattfinden", erklärt Prof. Michael Powalla, Mitglied des ZSW-Vorstands und Geschäftsbereichsleiter Photovoltaik. "Während an einem Ende der Anlage der Rückkontakt mittels Kathodenzerstäubung aufgebracht wird, finden an anderer Stelle die CIGS-Absorberaufdampfung und die Abscheidung der transparenten Frontkontaktschicht statt."

Potenzial u.a. für Kleidung und Autos

Das Potenzial flexibler Dünnschichtsolarmodule auf Kunststoff-Folie schätzen die ZSW-Forscher enorm ein. Man könne neue Anwendungsfelder erschließen, bei denen es auf ein geringes Gewicht und auf Biegsamkeit ankomme. Solarzellen auf T-Shirts und Jacken, Module auf Autos oder Leichtbauflugzeugen sind nur einige Beispiele. Auch ein Aufbringen der Folie auf ein Glassubstrat sei vielversprechend.