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ZSW stellt Weltrekord-Solarzelle her

Dünnschicht-Photovoltaik überholt mit 20,8 Prozent Wirkungsgrad multikristalline Siliziumtechnologie

Im Wettlauf um eine höhere Stromausbeute von Solarzellen hat das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) einen neuen Weltrekord erzielt. Das Stuttgarter Institut verbesserte den Wirkungsgrad für CIGS-Dünnschichtsolarzellen auf 20,8 Prozent. Der Rekordwert für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie übertrifft erstmals auch die Effizienz der im Markt vorherrschenden multikristallinen Siliziumsolarzellen. Die neuen Forschungsergebnisse aus Baden-Württemberg sollen die Kosten für Solarstrom künftig noch weiter senken.

Die Rekordsolarzelle aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid, kurz: CIGS, ist 0,5 Quadratzentimeter groß, eine übliche Größe für Versuchszellen. Sie wurde in einer Laborbeschichtungsanlage mit einem Simultanverdampfungsverfahren hergestellt, das grundsätzlich auch auf industrielle Produktionsprozesse übertragbar ist. "Unser neuer Bestwert zeigt das bislang noch nicht ausgeschöpfte technische und wirtschaftliche Potenzial der CIGS-Dünnschicht-Technologie", freut sich Prof. Dr. Michael Powalla, ZSW-Vorstand und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik.

Der Erfolg des Stuttgarter Wissenschaftlerteams übertrifft deutlich den eigenen Bestwert für CIGS-Solarzellen von 20,3 Prozent auf Glas. Bedeutsamer jedoch ist: Der Wert liegt sogar noch über der Spitzenleistung von 20,4 Prozent für multikristalline Siliziumzellen. Seit knapp 30 Jahren haben die marktbeherrschenden multikristallinen Zellen ihren Vorsprung behauptet - jetzt hat das CIGS die Nase vorne. Die Ergebnisse wurden vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE offiziell bestätigt.

Das ZSW arbeitet jetzt daran, den optimierten CIGS-Prozess auf Module zu übertragen. "Bis sich der höhere Wirkungsgrad in der Produktion niederschlägt, kann es noch ein wenig dauern", erklärt Powalla. "In den nächsten Jahren sind 16 bis 18 Prozent in kommerziellen Modulen aber möglich." Marktübliche CIGS-Module verfügen derzeit über einen Wirkungsgrad von 14 bis 15 Prozent - ein Modul hat stets einen niedrigeren Wirkungsgrad als eine einzelne Solarzelle.

Der ZSW-Erfolg ist das Resultat intensiver Forschungsarbeit, die vom Bundesumweltministerium und dem Land Baden-Württemberg über lange Jahre unterstützt worden ist. Letztlich ist es damit gelungen, die elektronische Qualität der Solarzelle zu verbessern. Der Weltrekord unterstreicht die Innovationsfähigkeit des Landes und trägt dazu bei, dass sich Technologien "Made in Baden-Württemberg" besser gegen die Konkurrenz aus Asien behaupten können. Ein Beispiel: Der Industriepartner des ZSW, die Manz AG aus Reutlingen, bietet eine schlüsselfertige Produktionslinie für die Herstellung von Modulen mit der ZSW-Technologie an.

Im Vergleich zu Standardsolarzellen spart die Dünnschichtphotovoltaik durch eine mikrometerdünne Beschichtung Material und Energie; für die künftige Produktion ist das ein erheblicher Kostensenkungsfaktor. Experten sind sich daher einig: Die neue Bestleistung zeigt das große Potenzial der CIGS-Technik für eine noch kostengünstigere und effizientere Photovoltaik.

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