Im Forschungswettlauf um Dünnschichtsolarzellen gibt es einen neuen Weltrekord. Wissenschaftler des innBW-Instituts Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) haben bei Dünnschichtsolarzellen auf Basis von Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) einen Wirkungsgrad von 22,6 Prozent erreicht. Damit wurde der bisherige Rekordhalter aus Japan um 0,3 Prozentpunkte übertroffen. In den letzten Jahren ist der Wirkungsgrad der CIGS-Solarzellen stark gestiegen, die Weltrekorde fallen derzeit im Halbjahresrhythmus.
Die Effizienzverbesserung um 0,6 Prozentpunkte gelang in einer hochmodernen Laborbeschichtungsanlage mit Hilfe eines Ko-Verdampfungsverfahrens. Möglich wurde der neue Bestwert durch Verbesserungen an mehreren Stellen des Produktionsprozesses, unter anderem optimierten die Stuttgarter Wissenschaftler den Alkali-Nachbehandlungsprozess der CIGS-Oberfläche. Zusammen mit dem Industriepartner Manz AG aus Reutlingen soll der Rekord jetzt in die Massenfertigung übertragen werden. Höhere Wirkungsgrade machen Solarstrom günstiger.
Der Wirkungsgrad der CIGS-Dünnschichtzellen ist in den letzten drei Jahren schneller gestiegen sind als in den 15 Jahren zuvor: Konnten die Forscher bis 2013 die Wirkungsgrade jedes Jahr um durchschnittlich 0,1 Prozentpunkte erhöhen, erreichen sie inzwischen 0,7 Prozentpunkte Wirkungsgradsteigerung pro Jahr. „Ich gehe davon aus, dass wir in den nächsten Jahren bis zu 25 Prozent Wirkungsgrad erreichen können“, sagt Prof. Dr. Michael Powalla, ZSW-Vorstand und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik.
Mit den jüngsten Forschungsergebnissen könnte sich bald eine ernsthafte Konkurrenz zu der seit Jahren marktbeherrschenden Silizium-Photovoltaik entwickeln. Der Vorsprung gegenüber multikristallinen Siliziumzellen beträgt nun 1,3 Prozentpunkte. Bei anderen wichtigen Kennzahlen wie den Modul-Wirkungsgraden und den Produktionskosten hat sich die Dünnschichtphotovoltaik ebenfalls verbessert und liegt inzwischen gleichauf mit der Silizium-Photovoltaik.
Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) gehört zu den führenden Instituten für angewandte Forschung auf den Gebieten Photovoltaik, regenerative Kraftstoffe, Batterietechnik und Brennstoffzellen sowie Energiesystemanalyse. An den drei ZSW-Standorten Stuttgart, Ulm und Widderstall sind derzeit rund 230 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker beschäftigt. Hinzu kommen 90 wissenschaftliche und studentische Hilfskräfte.
