Effiziente Solarzellen: ZSW erobert Weltrekord zurück

Stuttgart – Forscher arbeiten rund um den Globus daran, die Wirkungsgrade von Photovoltaik-Zellen immer weiter zu erhöhen. Jetzt hat das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) einen neuen Weltrekord in der Dünnschicht-Photovoltaik aufgestellt. Die Schweden hatten den Schwaben den Rekord zwischenzeitlich weggeschnappt.

Wissenschaftler am Standort Stuttgart erreichten mit einer Solarzelle aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) einen Wirkungsgrad von 21,7 Prozent. Damit holt das ZSW den Rekord wieder zurück an das Institut, denn im Juni hatten schwedische Forscher einen neuen Bestwert erzielt, der jetzt erneut um 0,7 Prozentpunkte übertroffen wurde.

CIGS-Wirkungsgrad höher als bei multikristallinen Solarzellen

Der Vorsprung gegenüber den auf dem Markt dominanten multikristallinen Solarzellen wächst mit der Stuttgarter Spitzenleistung auf 1,3 Prozent. „Unser Fortschritt bestätigt erneut das immense technologische Potenzial der CIGS-Dünnschichtphotovoltaik“, so Prof. Dr. Michael Powalla, ZSW-Vorstand und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik. „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.“

Fraunhofer ISE bestätigt Rekord

Die Größe der Rekordzelle beträgt 0,5 Quadratzentimeter, was nach Angaben des ZSW eine Standardgröße für solche Tests bedeutet. Die Zelle wurde in einer speziellen Beschichtungsanlage mit Hilfe eines sogenannten Koverdampfungsverfahrens hergestellt. Der neue Rekordprozess ist laut ZSW im Labor sehr gut reproduzierbar: Es seien bereits über 40 Zellen mit Wirkungsgraden über 21 Prozent hergestellt worden. Das deutet auf eine gute Übertragbarkeit in die industrielle Fertigungstechnik und damit auch in die Massenproduktion hin. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat die Ergebnisse bestätigt.

Manz will Ergebnisse in die Massenproduktion einbringen

„Rekorde sind wir von der Wirtschaft in Baden-Württemberg gewohnt, dieser Weltrekord ist jedoch etwas Besonderes“, sagt der baden-württembergische Finanz- und Wirtschaftsminister Dr. Nils Schmid (SPD). „Eine wichtige Voraussetzung für solche Innovationen ist exzellente Forschung, die am ZSW geleistet wird. Die rund vier Millionen Euro Grundförderung, die jährlich vom Land an das ZSW fließen, sind gut angelegtes Geld.“

Eine der wichtigsten Stellschrauben, um die Kosten der Solarenergie zu senken, ist der Wirkungsgrad von Solarzellen. Er gibt an, wie viel von der eingestrahlten Lichtleistung der Sonne in elektrische Energie umgewandelt wird. „Es wird wahrscheinlich noch eine Weile dauern, bis der gesteigerte Wirkungsgrad in die Modulproduktion eingeht“, erklärt Powalla. „17 bis 19 Prozent sind jedoch in den nächsten Jahren sehr gut möglich.“ CIGS-Module auf dem Markt verfügen derzeit über einen Wirkungsgrad von rund 15 Prozent, so das ZSW. Die neuen Ergebnisse aus Stuttgart würden auch den Industriepartner Manz AG freuen. Mit dem Maschinenbauer hat das ZSW die Technologie lizenziert und weiterentwickelt. Das Unternehmen aus Reutlingen vermarktet exklusiv eine schlüsselfertige Produktionslinie zur Herstellung von CIGS-Dünnschicht-Solarmodulen und will nun die Wirkungsgradsteigerung vom Labor in die Massenproduktion überführen. Damit soll Strom aus CIGS-Solaranlagen praktisch überall auf der Welt wirtschaftlich und kostengünstig werden.

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© IWR, 2014

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