CIGS-Solarzelle 24.09.2014, 08:58 Uhr

21,7 %: Neue Dünnschicht-Solarzelle des ZSW stellt Weltrekord auf

Im Wettlauf um die ertragreichste Solarzelle in der Dünnschichtphotovoltaik hat das Stuttgarter Forschungszentrum ZSW wieder die Nase vorn. Die Forscher erreichten jetzt einen Wirkungsgrad von 21,7 Prozent. Das ist ein Schritt auf dem Weg zu günstigerem Solarstrom.

Den Ingenieuren des ZSW in Stuttgart ist es gelungen, im Labor eine Dünnschicht-Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 21,7 Prozent herzustellen. Das ist Weltrekord.

Den Ingenieuren des ZSW in Stuttgart ist es gelungen, im Labor eine Dünnschicht-Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 21,7 Prozent herzustellen. Das ist Weltrekord.

Foto: ZSW

Mit einer Solarzelle aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) erreichten die Ingenieure des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) einen Wirkungsgrad von 21,7 Prozent – das ist allerdings ein Laborwert. Er bedeutet, dass 21,7 Prozent des einfallenden Sonnenlichts in Energie umgewandelt werden.

Damit haben die Forscher auch den Wirkungsgrad der marktüblichen multikristallinen Solarzellen auf der Basis von Silizium übertroffen – um 1,3 Prozent. „Unser Fortschritt bestätigt erneut das immense technologische Potenzial der CIGS-Dünnschichtphotovoltaik“, sagt ZSW-Vorstand Michael Powalla. „Die Labordaten zeigen, dass beim Wirkungsgrad in den nächsten Jahren weitere Steigerungen möglich sind. Die Kosten für die CIGS-Technik können dadurch noch stärker sinken.“

Serienmodule erreichen aktuell nur 15 Prozent Wirkungsgrad

Um wirklich konkurrenzfähig zu werden, muss der Vorsprung weiter ausgebaut werden. Die CIGS-Module auf dem Markt haben derzeit einen Wirkungsgrad von rund 15 Prozent. Für das Laborergebnis wurde eine Zelle von 0,5 Quadratzentimeter Größe verwendet, sie wurde in einer Laborbeschichtungsanlage mit Hilfe eines Koverdampfungsverfahrens hergestellt. Mit diesem Verfahren wurden inzwischen mehr als 40 Zellen mit Wirkungsgraden über 21 Prozent produziert – der hohe Wirkungsgrad ist also kein Zufall, sondern lässt sich reproduzieren.

Teststreifen mit der Weltrekordsolarzelle im Labor des Stuttgarter ZSW.

Teststreifen mit der Weltrekordsolarzelle im Labor des Stuttgarter ZSW.

Quelle: ZSW

Wie wichtig es ist, im Hinblick auf die industrielle Produktion von CIGS-Modulen den Wirkungsgrad zu erhöhen, zeigt der Wettlauf der Forscher. Bereits im vergangenen Jahr waren die Stuttgarter die besten, im Sommer wurden sie jedoch von schwedischen Wissenschaftlern überholt. „Es wird wahrscheinlich noch eine Weile dauern, bis der gesteigerte Wirkungsgrad in die Modulproduktion eingeht“, so Powalla. „17 bis 19 Prozent sind jedoch in den nächsten Jahren sehr gut möglich.“

Solar-Spezialist Manz setzt Forschungsergebnis industriell um

Mit diesem Weltrekord steigen die Chancen dafür, den Marktanteil der CIGS-Dünnschichttechnologie zu erhöhen. Das Reutlinger Unternehmen Manz, Industriepartner des ZSW, will nun die Wirkungsgradsteigerung vom Labor in die Massenproduktion überführen. Manz vermarktet eine schlüsselfertige Produktionslinie zur Herstellung von CIGS-Dünnschicht-Solarmodulen.

Die Dünnschichtphotovoltaik spart im Vergleich zu Standardsolarzellen durch eine mikrometerdünne Beschichtung Material und Energie. Einer ihrer Vorteile gegenüber den Standardsolarzellen ist ihre geringere Größe, ein weiterer ihre größere Flexibilität. Beides steigert ihre Einsatzmöglichkeiten. Ein Nachteil der CIGS-Module ist das verwendete Indium. Das Schwermetall ist selten und teuer.

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