Der japanische Modulhersteller Solar Frontier hat die 22-Prozent-Marke bei der Effizienz von Dünnschichtsolarzellen geknackt. Jetzt müssen die Japaner die neue Zelle in die Massenfertigung überführen – ein Prozessschritt, bei dem viel an Laborwirkungsgrad verloren geht.
Der japanische Modulhersteller Solar Frontier hat einen neuen Rekordwirkungsgrad von CIS-Solarzellen aufgestellt. Auf einer Fläche von 0,5 Quadratzentimetern haben die Forscher in den Labors im Atsugi Research Center, wo Solar Frontier seine Forschungs vorantreibt, zusammen mit ihren Kollegen von der New Energy and Industrial Technology Developement Organization (NEDO) eine Effizienz bei der Energieumwandlung von 22,3 Prozent erreicht. Damit liegt der neue Rekordwert um 0,6 Prozent höher als der bisher beste Wirkungsgrad einer Dünnschichtsolarzelle. „Es ist das erste Mal, dass CIS die 22-Prozent-Effizienz-Hürde gemeistert hat – eine Grenze, die bis jetzt von keiner anderen Dünschicht- oder multikristallinen Siliziumtechnologie überschritten wurde“, freut sich Satoru Kuriyagawa, Technologiechef bei Solar Frontier. „Ausschlaggebend für diese Leistung waren Verbesserungen an der CIS-Absorberschicht und im Herstellungsprozess der Module. Dieser jüngste Erfolg bringt uns einen weiteren Schritt näher an Solar Frontiers langfristiges Ziel heran, die 30 Prozent Marke unter dem Einsatz von CIS zu knacken.“
Verfahren wird in der Massenfertigung schon eingesetzt
Den neuen Rekordwirkungsgrad haben die japanischen Forscher erreicht, indem sie die Zelle nach dem Aufbringen der einzelnen Halbleiterschichten selenisiert haben. Dieses Verfahren wird auch in der Massenfertigung eingesetzt. Dadurch kann Solar Frontier die neue Zelle einfacher in die Produktion überführen, was der nächste Schritt ist. Allerdings verlieren die Dünnschichtzellen in der Aufskalierung immer viel Effizienz gegenüber den Laborwerten. So hatten die Japaner im April des vergangenen Jahres in den Labors eine Zelle mit einer Effizienz von 20,9 Prozent entwickelt. Diese wurde dann in die neue Tohoku Produktionsanlage in Miyagi im Nordosten der japanischen Hauptinsel Honshu überführt. Solar Frontier geht davon aus, dass die mit der neuen Technologie hergestellten Module einen Wirkungsgrad von 14,7 Prozent erreichen.
Dünnschicht hat spezifische Vorteile
Allerdings haben die Dünnschichtmodul im Vergleich zu den kristallinen Modulen zwei entscheidende Vorteile. Zum einen kommen sie besser mit diffusem Licht zurecht. Damit produzieren sie auch noch Strom, wenn die kristallinen Module bereits die Segel streichen müssen. Zudem ist der Temperaturkoeffizient geringer. Damit verlieren die Dünnschichtmodule weniger an Leistung als die kristallinen Paneele, wenn die Außentemperaturen steigen. „Die Umwandlungseffizienz ist eine Schlüsselkomponente, um die gesamten Lebenszeitkosten von Solarenergie für private Haushalte und Unternehmen zu reduzieren“, betont Atsuhiko Hirano, Geschäftsführer von Solar Frontier erklärt. Doch aufgrund der Vorteile der Dünnschichtmodule produzieren diese unter realen Bedingungen mehr Strom pro Kilowatt installierter Leistung als die polykristalline Konkurrenz, betonen die Japaner. (Sven Ullrich)
