21.01.2013, 09:29 Uhr

Empa schraubt Effizienz von CIGS-Dünnschicht-Modulen auf 20,4 Prozent

Dübendorf, Schweiz - Empa-Wissenschaftler haben Dünnschichtsolarzellen auf flexibler Plastikfolie mit einem neuen Rekordwirkungsgrad von 20,4 Prozent für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie entwickelt. Die Zellen basieren auf so genannten CIGS-Halbleitern (Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid), die nach Einschätzung des Instituts ein enormes Potenzial für die Bereitstellung von kostengünstigem Solarstrom aufweisen. Als nächstes soll die Technologie vom Labormaßstab für verschiedene Industrieanwendungen hochskaliert werden.

Finanzielle Förderung aus der Schweiz und der EU

Dem Empa-Team ist es unter der Leitung von Ayodhya N. Tiwari gelungen, den Wirkungsgrad für die Energieumwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität bei CIGS-Dünnschichtsolarzellen auf flexiblen Plastikfolien auf den neuen Rekordwert von 20, 4 Prozent zu steigern. Dies ist laut Empa eine markante Verbesserung im Vergleich zum bisherigen Rekord von 18,7 Prozent, den das gleiche Team im Mai 2011 aufgestellt hatte. Das Forschungsteam um Tiwari untersucht und entwickelt seit längerer Zeit verschiedene Dünnschichttechnologien. Über die Jahre hat das Labor den Wirkungsgrad flexibler CIGS-Solarzellen seit ihrem ersten Weltrekord von 12.8 Prozent im Jahr 1999 immer weiter verbessern können. Die Forschungsarbeiten wurden über die Jahre vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF), der Kommission für Technologie und Innovation (KTI), dem Schweizerischen Bundesamt für Energie (BFE) sowie den EU-Rahmenprogrammen gefördert.

Vorsprung von Silizium-Solarzellen aufgeholt

Der jüngste Rekord ist das Ergebnis innovativer Ideen und hervorragender Teamarbeit, insbesondere durch die Doktoranden Adrian Chirila und Fabian Pianezzi. Dem Team gelang es, 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 Prozent für CIGS-Solarzellen auf Glas. Zudem entspricht er 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. Nun sei es an der Zeit, die Technologie gemeinsam mit einem Industriepartner für technische Anwendungen hochzuskalieren, so dass wir auch großflächige Module herstellen können, erklärte 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.

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