Im Wettlauf um eine höhere Stromausbeute von Solarzellen hat das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) einen neuen Weltrekord erzielt. Das Stuttgarter Institut verbesserte den Wirkungsgrad für CIGS-Dünnschichtsolarzellen auf 20,8 %.
Die Rekordsolarzelle aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid, kurz CIGS, ist 0,5 cm2 groß, eine übliche Größe für Versuchszellen. Sie wurde in einer Laborbeschichtungsanlage mit einem Simultanverdampfungsverfahren hergestellt, das grundsätzlich auch auf industrielle Produktionsprozesse übertragbar ist. „Unser neuer Bestwert zeigt das bislang noch nicht ausgeschöpfte technische und wirtschaftliche Potenzial der CIGS-Dünnschicht-Technologie“, freut sich Prof. Dr. Michael Powalla, ZSW-Vorstand und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik.
Der Erfolg des Stuttgarter Wissenschaftlerteams übertrifft deutlich den eigenen Bestwert für CIGS-Solarzellen von 20,3 % auf Glas. Bedeutsamer jedoch ist: Der Wert liegt sogar noch über der Spitzenleistung von 20,4 % für multikristalline Siliziumzellen. Seit knapp 30 Jahren haben die marktbeherrschenden multikristallinen Zellen ihren Vorsprung behauptet – jetzt hat das CIGS die Nase vorne. Die Ergebnisse wurden vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE offiziell bestätigt.
Dünnschichtsolarzellen sparen Material und Energie
Das ZSW arbeitet jetzt daran, den optimierten CIGS-Prozess auf Module zu übertragen. „Bis sich der höhere Wirkungsgrad in der Produktion niederschlägt, kann es noch ein wenig dauern“, erklärt Powalla. „In den nächsten Jahren sind 16 bis 18 Prozent in kommerziellen Modulen aber möglich.“ Marktübliche CIGS-Module verfügen derzeit über einen Wirkungsgrad von 14 bis 15 % – ein Modul hat stets einen niedrigeren Wirkungsgrad als eine einzelne Solarzelle. Im Vergleich zu Standardsolarzellen spart die Dünnschichtphotovoltaik durch eine mikrometerdünne Beschichtung Material und Energie; für die künftige Produktion ist das ein erheblicher Kostensenkungsfaktor. Experten sind sich daher einig: Die neue Bestleistung zeigt das große Potenzial der CIGS-Technik für eine noch kostengünstigere und effizientere Photovoltaik.
Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg gehört zu den führenden Instituten für angewandte Forschung auf den Gebieten Photovoltaik, regenerative Kraftstoffe, Batterietechnik und Brennstoffzellen sowie Energiesystemanalyse.
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