Wissenschaftler des ZSW in Stuttgart haben einen neuen Weltrekord für Dünnschichtsolarzellen aufgestellt. Sie versuchen jetzt, diesen Rekord auf die Modulebene zu übertragen. Damit könnten die Chancen der Dünnschichtphotovoltaik am Markt steigen.
Wissenschaftlern des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZWS) in Stuttgart ist es gelungen, eine Dünnschichtsolazelle mit einem Wirkungsgrad von 20,8 Prozent herzustellen. Die Rekordzelle basiert auf der bekannten Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid-Technologie (CIGS) und ist 0,5 Quadratzentimeter groß. „Unser neuer Bestwert zeigt das bislang noch nicht ausgeschöpfte technische und wirtschaftliche Potenzial der CIGS-Dünnschicht-Technologie“, erklärt Michael Powalla, Vorstand und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik beim ZSW. Das Ergebnis wurde vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) bestätigt.
Eigenen Rekord gebrochen
Mit ihrer neuen Solarzelle haben die Stuttgarter Forscher nicht nur ihren eigenen Bestwert von 20,3 Prozent Wirkungsgrad, sonder auch die Effizienz von kristallinen Solarzellen übertroffen. Deren Bestwert liegt derzeit bei 20,4 Prozent. „Seit knapp 30 Jahren haben die marktbeherrschenden multikristallinen Zellen ihren Vorsprung behauptet – jetzt hat das CIGS die Nase vorne“, betonen die Forscher des ZSW. Jetzt arbeiten die Wissenschaftler des ZSW daran, den optimierten CIGS-Prozess auf Module zu übertragen. Schließlich hat das Modul immer einen niedrigeren Wirkungsgrad als die einzelnen Solarzellen. „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.“ Derzeit liegen die Wirkungsgrade der marktübliche CIGS-Module bei 14 bis 15 Prozent.
Verbesserte Chancen am Markt
Sollten die Stuttgarter es schaffen, den Wirkungsgradrekord auf das Modul zu übertragen, könnte das ein Durchbruch der Dünnschichttechnologie sein. Bisher ist der Markt beherrscht von den kristallinen Modulen, die zwar effizienter sind, aber mit viel höherem Aufwand hergestellt werden. Dünnschichtmodule führen hingegen bisher noch ein Nischendasein. Die amerikanischen Marktforscher von NPD Solarbuzz in … gehen davon aus, dass der Marktanteil der Dünnschichtmodule in diesem Jahr auf unter zehn Prozent sinken wird. Bis 2017 schrumpft dieser Marktanteil nochmals auf sieben Prozent. Drei Viertel der Dünnschichtmodule kommen aus den Werken von Solar Frontier und First Solar. Mit einer höheren Effizienz könnten sich die Dünnschichtmodule aber wieder stärker am Markt behaupten. „Die neue Bestleistung zeigt das große Potenzial der CIGS-Technik für eine noch kostengünstigere und effizientere Photovoltaik“, betonen die Forscher des ZSW. Denn im Vergleich zu Standardsolarzellen spart die Dünnschichtphotovoltaik durch eine mikrometerdünne Beschichtung Material und Energie. Das ist für die Produktion ein erheblicher Kostenfaktor, der sich letztlich auf die Preise niederschlägt. (Sven Ullrich)
