Wissenschaftler des ZSW in Stuttgart forschen zusammen mit Partnern aus sieben Ländern mit Hochdruck an effizienteren CIGS-Solarzellen. Die Zielmarke liegt bei 25 Prozent Wirkungsgrad. In gut drei Jahren sollen die Ergebnisse spätestens vorliegen.
Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZWS) hat sich auf die Jagd nach der effizientesten Dünnschichtsolarzelle gemacht. Gemeinsam mit Partnern aus Deutschland, Luxemburg, Frankreich, der Schweiz, Belgien, Finnland und Portugal versuchen die Stuttgarter Wissenschaftler den Wirkungsgrad von CIGS-Solarzellen auf bis zu 25 Prozent zu treiben. Der derzeitige Rekordwert von CIGS-Zellen auf Folie liegt bei 20,4 Prozent. Diesen haben die Forscher von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in der Schweiz hingelegt. Auf Glas halten die Wissenschaftler des ZSW mit 21,7 Prozent den Wirkungsgradrekord. „In dem jetzigen Vorhaben soll das fachübergreifende Know-how der elf Partner gebündelt und für die Entwicklung besserer Zellen fruchtbar gemacht werden“, erklären die Stuttgarter Forscher. „Die Ergebnisse könnten der europäischen Solarindustrie einen Schub verleihen“, prognostizieren sie.
Drei Forschungsansätze
Um ihr Ziel zu erreichen, verfolgen die fünf Forschungsinstitute, vier Universitäten und zwei Unternehmen drei Strategien. Sie wollen zum einen das Absorbermaterial verbessern. Als zweiten Ansatz wollen sie neue Konzepte für effizientere Ober- und Grenzflächen nutzen. Ein dritter Ansatz beschäftigt sich mit dem Lichtmanagement innerhalb der Zellen. Sollte die Wissenschaftler ihr Ziel erreichen, wäre dies ein weiterer Schritt, um die Dünnschichttechnologien gegenüber der kristallinen Siliziumphotovoltaik auf dem Markt konkurrenzfähig zu machen.
Forschungsergebnisse industriell umsetzen
Allerdings hat die Dünnschichtphotovoltaik immer noch das Problem der großen Unterschiede zwischen Laborergebnissen und den Wirkungsgraden, die in der Massenproduktion erreicht werden können. Deshalb beschäftigen sich Entwickler aus der Industrie im Rahmen des Projektes mit der Ausarbeitung von Vorschlägen, wie die Forschungsergebnisse industriell umgesetzt werden können. „Ein Transfer der Forschungsergebnisse in die Solarwirtschaft könnte auch in Europa die Kosten der industriellen Solarmodulproduktion auf unter 35 Eurocent pro Watt und die der installierten Photovoltaiksysteme auf unter 60 Eurocent pro Watt senken“, betonen die Stuttgarter Wissenschaftler. „Reduzierte Investitionskosten von weniger als 75 Eurocent pro Watt für Solarfabriken über 100 Megawatt Produktionskapazität mit weiteren Kostensenkungspotenzialen durch die Massenproduktion wären in der Folge möglich.“
Ergebnisse in gut drei Jahren
An dem Projekt sind neben dem ZSW und der Empa noch Wissenschaftler der Universitäten Luxemburg, Rouen (Frankreich), Parma (Italien) und Aalto (Finnland) beteiligt. Zu den weiteren Forschungspartnern gehören das Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum VZW (Imec) mit Sitz im belgischen Leuven, das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) und das International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL) im portugiesischen Braga. Als Industriepartner beteiligen sich der Hersteller von flexiblen Dünnschichtmodulen Filsom mit Sitz im schweizerischen Dübendorf und der Maschinenbauer Manz an dem Projekt. Die Laufzeit ist auf 3,5 Jahre angelegt. Dann sollen die endgültigen Ergebnisse auf dem Tisch liegen. (su)
