Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat einen weiteren Fortschritt bei dem Bemühen erzielt, die Stromausbeute von Solarzellen zu erhöhen. Den Stuttgarter Forschern ist die Produktion von Dünnschichtsolarzellen mit einem Spitzenwirkungsgrad von 20,3% gelungen.

Mit der Bestleistung übertreffen die Wissenschaftler ihren eigenen Weltrekord und minimieren dabei den Vorsprung der auf dem Markt dominanten multikristallinen Solarzellen auf nur noch 0,1%. Die neuen Rekordzellen aus dem ZSW bestehen aus extrem dünnen Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid-Schichten, kurz CIGS.

Das spart Material und Kosten. Die neuen Ergebnisse sollen die Wirtschaftlichkeit der Dünnschichtphotovoltaik verbessern. Die Weltrekordzelle besitzt eine Fläche von 0,5 cm². Die halbleitende CIGS-Schicht und die Kontaktschichten sind insgesamt nur vier tausendstel Millimeter dick und damit um den Faktor 50 dünner als Standardsiliziumzellen.

„Unsere Forscher haben die Zellen in einer Laborbeschichtungsanlage mit einem Simultanverdampfungsprozess hergestellt, der prinzipiell auch auf Produktionsprozesse übertragbar ist“, erklärt Dr. Michael Powalla, Mitglied im ZSW-Vorstand und Geschäftsbereichsleiter Photovoltaik. Das Fraunhofer ISE hat die Ergebnisse bestätigt. Die Erhöhung des Wirkungsgrades kommerziell umzusetzen werde aber noch einige Zeit dauern, sagte Powalla.

Innovationen der Forschung und die Professionalisierung der Produktion steigern den Wirkungsgrad von Dünnschichtsolarmodulen weiter. In den nächsten Jahren wird der Gesamtwirkungsgrad der relativ preisgünstigen CIGS-Dünnschichtsolarmodule von 11% auf rund 15% steigen, schätzen Experten. Höhere Wirkungsgrade wiederum verbessern die Stromausbeute und somit die Rendite. Experten gehen davon aus, dass die CIGS-Dünnschichttechnik eine große wirtschaftliche Zukunft vor sich hat.

Im Vergleich zu 2008 soll sich 2012 der Marktanteil der drei Dünnschichttechniken, dem amorphen Silizium, Kadmium-Tellurid und CIGS, bereits auf rund 30% verdoppeln. Bei der Entwicklung von CIGS-Dünnschichtmodulen ist das ZSW international führend. Das Institut brachte die Technologie zusammen mit der Firma Würth Solar zur Industriereife.