02.06.2015, 12:16 Uhr

Solarforschung: ZSW und Partner tüfteln an der "Superzelle"

Stuttgart – Im Rahmen eines neuen Forschungsprojektes will das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) aus Stuttgart eine extrem effiziente Dünnschicht-Solarzelle für die nächste Generation kostengünstiger Solarmodule entwickeln. Der Projektname "Sharc25" deutet an, in welche Wirkungsgrad-Bereiche dabei vorgedrungen werden soll.

Es handelt sich um europäisches Forschungsprojekt mit insgesamt elf Forschungspartnern aus acht Ländern. Die Koordination liegt beim ZSW. Angepeilt werden Wirkungsgrade bis 25 Prozent für im sogenannten Koverdampfungsverfahren hergestellte Dünnschichtsolarzellen aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS).

ZSW erhofft Schub für europäische Solarindustrie

25 Prozent Wirkungsgrad sind in dieser Kategorie gut drei Prozentpunkte mehr als bislang erreicht wurde. Das Projekt ist im Mai 2015 gestartet, dauert dreieinhalb Jahre und wird durch das EU-Forschungsrahmenprogramm "Horizon 2020" mit insgesamt rund 4,6 Millionen Euro gefördert. Weitere 1,6 Millionen Euro kommen von der Schweizer Regierung. Die Ergebnisse könnten der europäischen Solarindustrie einen Schub verleihen, teilt das ZSW mit.

Zu den Partnern gehören neben dem ZSW die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa (Schweiz), die Universitäten Luxemburg, Rouen (Frankreich), Parma (Italien), Aalto (Finnland), die Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum VZW imec (Belgien), das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie HZB, das International Iberian Nanotechnology Laboratory INL (Portugal), die Flisom AG aus der Schweiz und die Manz CIGS Technology GmbH aus Deutschland. In dem EU-Vorhaben soll das fachübergreifende Know-how der elf Partner gebündelt und für die Entwicklung besserer Zellen genutzt werden.

CIGS-Dünnschicht-PV als neue Chance für europäische Zellhersteller

Der Wirkungsgrad von Dünnschichtsolarzellen auf der Basis von Chalkopyriten hat sich in den letzten Jahren stark verbessert. CIGS-Solarzellen auf Folie liegen mit 20,4 Prozent beinahe gleichauf mit multikristallinen Solarzellen. CIGS auf Glas erreichte 2013 erstmals einen Vorsprung, den es 2014 um 1,3 Prozentpunkte auf 21,7 Prozent ausbaute. Die beiden Weltrekordwerte wurden von zwei Sharc25-Projektpartnern erreicht: Die Empa hält den Bestwert auf dem Trägermaterial Folie, das ZSW den auf Glas.

Jetzt soll die Effizienz mit dem Projekt Sharc25, abgekürzt für „Super high efficiency Cu(In, Ga)Se2 thin-film solar cells approaching 25%“, weiter steigen. Um diesem Ziel näher zu kommen, verfolgen die Partner drei Strategien: Ein verbessertes Absorbermaterial, die Nutzbarmachung von neuen Konzepten für effizientere Ober- und Grenzflächen sowie ein optimiertes Lichtmanagement.

Konkurrenzfähigkeit gegenüber multikristallinen Solarzellen aus Asien steigern

Eine solche Verbesserung würde die Konkurrenzfähigkeit gegenüber den auf dem Markt dominanten multikristallinen Solarzellen aus Asien weiter erhöhen und könnte der europäischen Dünnschicht-PV-Industrie entscheidende Impulse verleihen, erklärte das ZSW. Vorschläge für die industrielle Umsetzung der erzielten Forschungsergebnisse soll es ebenfalls in dem Projekt geben. Ein Transfer der Forschungsergebnisse in die Solarwirtschaft könnte auch in Europa die Kosten der industriellen Solarmodulproduktion demnach auf unter 35 Eurocent pro Watt und die der installierten PV-Systeme auf unter 60 Eurocent pro Watt senken. Reduzierte Investitionskosten von weniger als 75 Eurocent pro Watt peak für Solarfabriken über 100 Megawatt Produktionskapazität mit weiteren Kostensenkungspotenzialen durch die Massenproduktion wären in der Folge möglich.


© IWR, 2015