Die an der Empa entwickelte Technik, mit der flexible Solarzellen mit einer Rekord-Energieeffizienz von 18,7% hergestellt werden können, wurde im renommierten «Nature Materials» veröffentlicht. Die Schicht, die Sonnenlicht absorbiert und in Elektrizität umwandelt, besteht aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (kurz CIGS). Dem Team gelang es, während  der verschiedenen Phasen des Aufdampfprozesses der Halbleiterschicht die Flussrate der Elemente zu kontrollieren, um eine genau definierte, elektronische Bandlücke zu erzeugen.

Flexible und leichte Hochleistungs-Solarzellen – etwa auf Kunststofffolien – bergen ein bedeutendes wirtschaftliches Potential: Die Produktionskosten für Solarzellen liessen sich durch das «Rolle-zu-Rolle»-Produktionsverfahren deutlich senken. Wegen des hohen Wirkungsgrades würden zudem auch die Kosten für das Gesamtsystem fallen. Dies wäre ein weiterer Schritt auf dem Weg zu kostengünstig produziertem Solarstrom. Bis jetzt haben jedoch flexible, auf Kunststofffilmen aufgebrachte Solarzellen nicht die gewünschte Effizienz gezeigt; sie lagen weit hinter den Werten zurück, die mit Solarzellen auf Glassubstraten erreicht wurden. Der Grund: Beim Aufdampfen des Halbleitermaterials, das Sonnenlicht in Elektrizität umwandelt, halten Polymerfilme nur weit geringere Prozesstemperaturen aus als Glasplatten. Dies führte zu geringerer Effizienz der produzierten Zelle.

Rekorde in Teamarbeit
Das Forschungsteam der Abteilung «Dünnfilme und Fotovoltaik» an der Empa unter der Leitung von Ayodhya N. Tiwari beschäftigte sich mit der Entwicklung von hocheffizienten CIGS-Solarzellen – sowohl auf Glassubstraten als auch auf flexiblen Trägermaterialien. Der Gruppe, die zunächst an der ETH Zürich forschte und seit drei Jahren an der Empa tätig ist, gelang es in den vergangenen Jahren mehrfach, neue Effizienzrekorde für CIGS-Zellen aufzustellen. Mit dem aktuellen Rekordwert von 18,7% schloss Tiwari und sein Team nun beinahe die Effizienzlücke, die zuvor noch zwischen CIGS-Zellen auf flexiblen Materialien und CIGS-Zellen auf Glas bzw. polykristallinen Siliziumsolarwafern bestand. Die Einzelheiten der neuen Tieftemperatur-Herstellungsmethode und des Schichtaufbaus der neuartigen Zelle wurden nun in «Nature Materials» veröffentlicht:.


Den Artikel finden Sie unter:

http://www.empa.ch/plugin/template/empa/3/112089/---/l=1

Quelle: Empa (09/2011)