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Umwelttechnik: Europa-Rekord beim Wirkungsgrad für CIS-Dünnschicht-Solarzellen
 Die Sonne aus der Steckdose
Das Forschungsinstitut ZSW erreicht mit mehrstufigem Durchlaufverfahren
in vorindustrieller Fertigungslinie für CIS-Solarzellen 19,6 Prozent
Wirkungsgrad
Neue Fortschritte bei der Dünnschicht-Photovoltaik werden ihren weiteren
Vormarsch beschleunigen. Das Zentrum für Sonnenenergie- und
Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat eine bisher nur im
eigenen Technikum mögliche, effizientere Beschichtungstechnik auf die
vorindustrielle Produktion übertragen. Mit einem mehrstufigen
Durchlaufprozess in der automatisierten Beschichtungsanlage erreichte
das Institut mit 19,6 Prozent Wirkungsgrad bei Dünnschicht-Solarzellen
aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (kurz: CIS oder CIGS) einen neuen
Europarekord.
„Das Besondere unseres Erfolgs ist nicht die Höhe des Wirkungsgrads an
sich“, sagt Dünnschichtexperte Dr. Michael Powalla, Mitglied im Vorstand
am ZSW. „Entscheidend ist die Tatsache, dass wir Solarzellen und
Kleinmodule mit einer CIS-Anlage fertigen, die alle Prozessschritte auf
einer Fläche von 30 Zentimeter mal 30 Zentimeter im vorindustriellen
Maßstab realisiert. Das schafft gleichzeitig die Voraussetzungen für
Kostenreduktion und Wirkungsgradsteigerung. Für eine solche
produktionsnahe Anlage bedeuten die 19,6 Prozent auf einer aktiven
Zellfläche von knapp 0,5 Quadratzentimetern sogar einen Weltbestwert.“
Die neuen Ergebnisse wurden vom Fraunhofer ISE zertifiziert.
Nicht jede produzierte Zelle weist den neuen Rekordwirkungsgrad auf.
Zudem hat eine Solarzelle stets einen etwas höheren Wirkungsgrad als ein
verschaltetes, verkapseltes und mit einer Anschlussdose ausgestattete
Modul: Marktübliche CIS-Dünnschichtmodule verfügen derzeit über einen
durchschnittlichen Wirkungsgrad von 11 bis 12 Prozent. Der neue Rekord
zeigt jedoch das Potenzial der CIS-Technik für eine kostenreduzierte,
effiziente Photovoltaik auf.
Heute werden etwa bei Würth Solar Module mit einer Effizienz von 12
Prozent im Mittel gefertigt. Michael Powalla geht davon aus, dass in den
nächsten Jahren Wirkungsgrade von 14 bis 15 Prozent auch im
kommerziellen Modul erzielt werden können.
Bei der Entwicklung von CIS-Dünnschichtmodulen ist das ZSW international
führend. Das Institut brachte die alternative Solarstromtechnik zusammen
mit der Firma Würth Solar zur Industriereife. Würth Solar startete 2006
die damals weltweit erste Großserienproduktion von CIS-Solarmodulen in
Schwäbisch Hall. Die Kapazität beträgt inzwischen 30 Megawatt pro Jahr.
Das ZSW begleitet weiterhin die Produktion.
Bislang werden noch knapp 90 Prozent aller Solarzellen aus kristallinem
Silizium gefertigt. Doch die Dünnschichttechnik holt auf: Der Anteil an
der gesamten installierten Photovoltaik-Leistung betrug 2008 rund 12
Prozent. Für 2010 werden 20 bis 30 Prozent prognostiziert.
Das ZSW gehört zu den renommiertesten Forschungsinstituten auf den
Gebieten Photovoltaik, Energiesystemanalyse, regenerative Kraftstoffe,
Batterietechnik und Brennstoffzellen. An den drei Standorten Stuttgart,
Widderstall und Ulm sind derzeit rund 150 Wissenschaftler, Ingenieure
und Techniker beschäftigt. Sie erwirtschaften einen Umsatz von rund 20
Millionen Euro.
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