Neuer Weltrekord für den Wirkungsgrad von Solarzellen

Neuer Weltrekord für den Wirkungsgrad von Solarzellen

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Um Solarstrom günstig anbieten zu können, versuchen Wissenschaftler und Ingenieure seit langem, eine preiswerte Solarzelle zu entwickeln, die sowohl hocheffizient als auch einfach und in grossen Mengen produziert werden kann. Nun ist einem Empa-Team unter der Leitung von Ayodhya N. Tiwari ein Durchbruch gelungen. Die Forscher konnten den Wirkungsgrad für die Energieumwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität bei CIGS-Dünnschichtsolarzellen auf flexiblen Plastikfolien erneut deutlich steigern – auf den neuen Rekordwert von 20.4 Prozent, eine markante Verbesserung im Vergleich zum bisherigen Rekord von 18.7 Prozent, den das gleiche Team im Mai 2011 aufgestellt hatte. Das Forschungsteam um Tiwari untersucht und entwickelt seit geraumer Zeit verschiedene Dünnschichttechnologien.

Den Vorsprung von Siliziumsolarzellen aufgeholt

Dem Team gelang es, die Eigenschaften der Licht absorbierenden CIGS-Schicht, die bei reduzierten Prozesstemperaturen aufgetragen wird, weiter zu optimieren. Der Wirkungsgrad der Solarzelle wurde vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg (Deutschland) verifiziert – und übersteigt sogar den Rekordwert von 20.3 Prozent für CIGS-Solarzellen auf Glas. Nicht nur das; er entspricht gar den höchsten Wirkungsgraden, die mit polykristallinen Siliziumsolarzellen erreicht werden. «Wir haben es endlich geschafft, mit dem Wirkungsgrad von polykristallinen Siliziumsolarzellen und CIGS-Dünnschichtsolarzellen auf Glas gleichzuziehen,» so Tiwari.

Hoch effiziente, leichte und flexible Dünnschichtsolarmodule eignen sich hervorragend für zahlreiche Anwendungen, wie in grossen Solarparks, auf Dächern oder an Fassaden bis hin zu tragbaren Elektronikgeräten. Sie können durch Rolle-zu-Rolle-Herstellungsverfahren produziert werden, die gegenüber der Siliziumtechnologie weitere Kosteneinsparungen ermöglichen. Sie haben also das Potenzial, Solarstrom in naher Zukunft tatsächlich erschwinglich zu machen. «Die lange Reihe von Rekorden beim Wirkungsgrad flexibler CIGS-Solarzellen hier an der Empa zeigt, dass Dünnschichtsolarzellen mit der Leistungsfähigkeit von polykristallinen Siliziumzellen durchaus mithalten können. Nun ist es an der Zeit, die Technologie gemeinsam mit einem Industriepartner für technische Anwendungen hochzuskalieren, so dass wir auch grossflächige Module herstellen können,» so Empa-Direktor Gian-Luca Bona. (mgt/aes)