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Solarstrom : Rekord mit dünnen Schichten

Dünnschichtsolarzellen können schon durchaus mit den Siliziumprodukten konkurrieren. Bild: ddp

Dank einer verbesserten Beschichtungstechnik konnte die Effizienz von CIS-Dünnschichtsolarzellen auf einen Rekordwert von 20,1 Prozent gesteigert werden. Damit können sie mit Solarzellen aus kristallinen Silizium konkurrieren.

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          Eine äußerst effiziente Solarzelle aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (kurz CIS- oder CIGS-Zellen) haben Forscher vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung ZSW in Stuttgart entwickelt. Das Bauteil ist mit einem Wirkungsgrad von 20,1 Prozent die derzeit leistungsfähigste Dünnschichtsolarzelle. Sie übertrifft – wenn auch nur leicht – eine Solarzelle des gleichen Typs, die vor zwei Jahren amerikanische Forscher vom National Renewable Energy Laboratory (NREL) hergestellt hatten.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Konkurrenz für Siliziumzellen

          Mit den jüngsten Fortschritten können die CIS-Solarzellen, die mit wenig Material auskommen und sich vergleichsweise günstig herstellen lassen, mit Solarzellen aus kristallinem Silizium konkurrieren. Deren Herstellungskosten sind wegen der notwendigen Reinheit des Kristalls jedoch verhältnismäßig hoch. Dünnschichtsolarzellen aus amorphem Silizium, die deutlich billiger sind, erreichen allerdings nur einen Wirkungsgrad von knapp sieben Prozent. Der Prototyp aus Stuttgart, der eine Fläche von 0,5 Quadratzentimeter besitzt, ist nur rund vier tausendstel Millimeter dick und besteht aus vier dünnen photoaktiven Schichten, die das einfallende Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandeln. Die Stuttgarter Forscher haben den Rekordwert dank einer effizienteren Beschichtungstechnik erreicht, die die Fertigung der CIS-Zelle im industriellen Maßstab erlaubt.

          Höhere Rendite von Solaranlagen

          Mit dem hohen Wirkungsgrad könnte die Ausbeute und somit die Rendite von Photovoltaikanlagen deutlich verbessert werden. Marktübliche CIS-Module erreichen inzwischen ähnliche Wirkungsgrade (10 bis 12 Prozent) wie Module aus polykristallinem Silizium, die man vielerorts auf Hausdächern findet. (Module sind stets weniger effizient als einzelne Solarzellen). Nach Aussagen der Forscher vom ZSW könnte der Wirkungsgrad kommerzieller CIGS-Anlagen in den kommenden Jahren auf rund fünfzehn Prozent gesteigert werden.

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