ZSW-Dünnschichtzelle dicht am Weltrekord
Der Rekord aus dem zurückliegenden Oktober 2013 kommt dem in den USA aufgestellten Weltrekord-Wirkungsgrad von 11,1 Prozent sehr nah. Der Unterschied zwischen den beiden Solarzellen „Made in Germany“ und „Made in USA“ besteht in der Herstellung. Die ZSW-Solarzelle hat mit 0,5 Quadratzentimetern die Ausmaße von Standardversuchszellen. „Die neue Verbindung ist dem CIGS sehr ähnlich, enthält aber statt Indium und Gallium die nachhaltig verfügbaren und preiswerten Elemente Zink und Zinn“, erklärt Prof. Dr. Michael Powalla, Vorstand und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik am ZSW, in einer offiziellen Pressemitteilung. Der Rekordwert wurde vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE kürzlich bestätigt. Das Fraunhofer ISE selbst hat kürzlich erst gemeinsam mit der Firma Soitec einen Weltrekord bei der Erforschung einer III-V Mehrfachsolarzelle mit 44,7 Prozent Wirkungsgrad aufgestellt.
Kommerzieller Einsatz der Solarzelle noch zu früh
Das neue Material ermögliche eine weitaus günstigere Produktion in einem einfachen Druckverfahren: „Zur Herstellung der Kesterit-Solarzellen beschichten wir Substratglas mit einer nicht-toxischen Tintenlösung, die die gewünschten Elemente enthält – und das ohne aufwändige Vakuumtechnologie.“ so Prof. Dr. Powalla. Die dadurch hergestellte Vorläufer- oder Precursor-Schicht wird im Anschluß unter Hitzeeinwirkung selenisiert. Der kommerzielle Einsatz der Kesterit-Zellen ist jedoch laut ZSW noch zu verfrüht.
Forschungsergebnisse liefern grundlegende Erkenntnis auf dem Weg zur verbesserten Solarzelle
Die Forschungsarbeiten an den Europa-Rekordsolarzellen erfolgte am ZSW in Kooperation mit einem Forscherteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und wurde von der Karlsruhe School of Optics & Photonics (KSOP) im Rahmen eines Doktorandenstipendiums unterstützt. Einer der Doktoranden des Forscherverbundes, Thomas Schnabel, gewann in diesem Jahr den Publication Award der KSOP im Forschungsgebiet Solarenergie. Durch die erfolgreiche und ausgezeichnete Arbeit fühlt sich Prof. Dr. Powalla in seinen Bemühungen bestätigt: „Nur mit solchen grundlegenden Erkenntnissen können wir die Technologie im Hinblick auf Nachhaltigkeit, effizientere Produktionsverfahren und Kostenreduktion verbessern. Das trägt dazu bei, die deutsche Technologieführerschaft in der Photovoltaik-Forschung und -Produktionstechnik langfristig aufrecht zu erhalten.“
Die Absorberschicht von Solarzellen ist der zentrale Bestandteil der dünnen Stromlieferanten: der Großteil des eingestrahlten Lichts wird durch die Schicht aufgenommen und anschließend in Elektrizität umgewandelt. Hier wird ein großer Teil der Forschungsaktivitäten angesetzt, um die Optimierung von Solarzellen für Photovoltaik-Module voranzutreiben.
Bild & Quelle: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)