Aus Solarzellen das Maximum herausholen

Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat zwei Beschichtungsanlagen für besondere Solarzellen im Labormaßstab in Betrieb genommen, die beispielsweise mit herkömmlichen Silizium-Solarzellen zu Tandems kombiniert werden. Das Ziel ist es, den Wirkungsgrad auf "deutlich" über 30 Prozent zu steigern und weitere Vorteile herauszuholen, während marktgängige Siliziumzellen mitterweile mit 27 Prozent fast an ihrem "praktischen Limit" angelangt seien. Das geht aus einer Mitteilung des ZSW vom 20. April hervor.

Laut Jan-Philipp Becker, dem neuen Leiter des ZSW-Fachgebiets "Photovoltaik − Materialforschung" können Unternehmen aus der Solarindustrie in dem neuen Reinraum mit vier Beschichtungskammern um einen Zentralroboter herum Tandems "aus unterschiedlichen, übereinander geschichteten Solarzellen" entwickeln.

Dabei wandelt die obere Solarzelle die Lichtwellen aus dem sichtbaren Teil des Sonnenspektrums in Strom um. Die untere Zelle holt dann neuerdings das infrarotnahe Spektrum heraus. Die eine neue Beschichtungsanlage stellt dabei Perowskit-Dünnschicht-Solarzellen her, die andere CIGS-Dünnschicht-Solarzellen. Sie lassen sich in dem Labor mit verschiedenen herkömmlichen Siliziumzellen externer Industriepartner verbinden. Perowskite sind verschiedene Mineralverbindungen mit gleicher Kristallstruktur wie gleichnamige natürliche Mineralien, die obendrein reichlich und kostengünstig auf der Erde zu haben sind. CIGS-Zellen bestehen aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen.

 
Ideal für Agri-PV und mehr

Kombiniert man Perowskit-Zellen miteinander oder mit CIGS-Zellen, sind sie obendrein leichter und flexibler montierbar, weil sich die Module auch auf Kunststoff- oder Stahlfolie herstellen lassen. Das ist laut ZSW ein Vorteil für PV über Obstplantagen, im Fahrzeugdach oder in der gebäudeintegrierten PV.

Die hergestellten Tandemzellen können die Industriepartner anschließend zusammen mit dem ZSW in dessen Testlabor "Solab" sowie im Freifeld auf ihre langfristige Stabilität testen. Die Beschichtungsanlagen wurde vom Bundeswirtschaftsministerium aus den Programmen "Capitano" und CIGS-Cluster" gefördert. Mit der Herstellung im Vakuum in dem hochreinen Raum "wollen wir die physikalischen Grenzen der Technologie ausloten", erklärt Jan-Philipp Becker.