Einen neuen Wirkungsgradrekord von knapp 21,4 % für CIGS-Solarzellen auf flexibler Polymerfolie haben Wissenschaftler aus der Schweiz erzielt.

 

Eine Forschergruppe der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) hat den Wirkungsgrad von flexiblen Solarzellen auf einen neuen Rekordwert angehoben. Unabhängige Messungen ergaben laut einer Mitteilung der Empa einen Wert von 21,4 %, wenn diese Art von Solarzellen Licht in elektrischen Strom umwandeln. Zum Vergleich: Der beste Wirkungsgrad einer herkömmlichen – nicht biegsamen Solarzelle – aus kristallinem Silizium liegt bei 26,7 %.

Die Details der Forschungsleistung stellte Romain Carron, Gruppenleiter im Empa-Labor für Dünnschichten und Photovoltaik unter Leitung von Ayodhya N. Tiwari, jetzt auf der "38th European Photovoltaic Solar Energy and Conference and Exhibition (EU PVSEC)" vor, die virtuell stattfindet.

Hocheffiziente flexible Solarzellen werden mittels einer Niedrigtemperatur-Verdampfungsmethode auf einer Polymerfolie hergestellt. Auf der Folie scheidet sich das lichtabsorbierende Halbleitermaterial Cu(In,Ga)Se2 als hauchdünner Film langsam ab. Der Empa-Forscher Shiro Nishiwaki optimierte die Zusammensetzung der Schicht und der Alkali-Dotierstoffe, um den Wirkungsgrad weiter zu erhöhen.

Die Forscher untersuchten die Auswirkungen einer kombinierten Wärme- und Lichteinwirkung nach der Verarbeitung der Solarzellen und stellten eine Steigerung der Photovoltaik-Leistung fest, die auch nach mehreren Monaten stabil bleibt. Der Wirkungsgrad der Solarzellen von 21,38 % wurde von unabhängiger Seite am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg bestätigt.

Immer neue Rekorde – seit mehr als 20 Jahren

Tiwari und sein Team forschen seit mehr als 20 Jahren an flexiblen Dünnschichtsolarzellen. Mit ihrem profunden Wissen über die Technologie und die zugrundeliegenden physikalischen Prozesse haben sie im Laufe der Jahre mehrere Wirkungsgradrekorde erzielt. Sie begannen mit 12,8 % im Jahr 1999. Flexible und leichte Solarmodule mit dieser Technologie eignen sich vor allem für Anwendungen auf Dächern und Fassaden von Gebäuden, für Gewächshäuser, Transportfahrzeuge, Luftschiffe und tragbare Elektronik.