Den Forschenden der Empa ( Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt ) ist ein neuer Rekord von 21,4% beim Wirkungsgrad von Dünnschicht-Photovoltaik gelungen.
Im Rahmen der Energiewende kann Solarstrom eine wichtige Rolle spielen. Neben der Speicherproblematik ist eine zweite Herausforderung die Statik. Viele Gebäude sind nicht für flächendeckende Solarzellen ausgelegt.
Flexible Solarzellen, auch Dünnschicht-Photovoltaik genannt, könnten als dünne Folien nahezu überall angebraucht werden und somit das Gewichtsproblem lösen. Jedoch muss der Wirkungsgrad hoch genug sein, dass sich der Einsatz lohnt.
Daher forscht die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt seit Jahren daran, den Wirkungsgrad zu optimieren und damit die flexiblen Solarzellen konkurrenzfähig zu machen. Ihr neuer Wirkungsgradrekord liegt bei 21,4%. Ein unabhängiges Forschungsteam vom Frauenhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE haben diesen Wert im Praxistest mit 21,38% nahezu bestätigt. Getestet wurde auch, dass der Wirkungsgrad nach mehreren Monaten stabil war.
An herkömmliche Silizium-Solarzellen, die sich nicht biegen lassen, kommen die flexiblen Solarmodule natürlich noch lange nicht heran. Ihr Höchstwert liegt nach Angaben der Empa aktuell bei 26,7%. Das klingt nicht nach einem sonderlich großen Abstand. Zwischen diesen Werten liegen jedoch Welten für die Forschung.
Die jetzigen 21,4% haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit flexiblen Solarzellen auf Basis von Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) erreicht. Hergestellt werden sie mit einer Niedrigtemperatur-Verdampfungsmethode auf einer Polymerfolie. Auf der Folie scheidet sich das lichtabsorbierende Halbleitermaterial Cu(In,Ga)Se2 als hauchdünner Film ab. Das ist nicht neu. Den Forschenden ist es aber gelungen, die exakte Zusammensetzung der Schicht sowie der Alkali-Dotierstoffe zu verbessern und auf diese Weise den Wirkungsgrad in die Höhe zu treiben.
Die Empa arbeitet mit der Schweizer Firma Flisom zusammen, um das Produkt auf den Markt zu bringen. Das Unternehmen ist eine Ausgründung der Empa und der ETH Zürich. Gemeinsam wollen sie ein Verfahren für eine Rolle-zu-Rolle-Herstellung von leichten, flexiblen Solarmodulen entwickeln, das unkompliziert für zahlreiche Anwendungsgebiete geeignet wäre.
Quelle: Nicole Lücke, ingenieur.de, 13.09.2021, 10:20 Uhr -> Link