Belgische Forscher haben die Effizienz von Dünnschichtsolarzellen auf 25 Prozent gesteigert. Im Rahmen eines Gemeinschaftsprojekts haben es die Wissenschaftlern der Universität in Hasselt, des Imec in Leuven, des Wissenschaftsinstituts Vito in Mol und weiterer Partner wie dem Modulhersteller Solliance geschafft, mit der Dünnschicht die kristalline Photovoltaik einzuholen, zumindest was den Wirkungsgrad im Labor angeht. „Darüber hinaus sind unsere Solarzellen dünn und flexibel, was sie ideal für die Integration in Gebäude und Dächer macht“, betont Projektleiter Bart Vermang von der Universität Hasselt.
Zwei Zellen kombiniert
Er sieht in dem Ergebnis eine Pionierarbeit. Allerdings ist die Rekordzelle ein Hybrid aus zwei unterschiedlichen Halbleitertechnologien, die übereinander gelegt und zusammen verschaltet werden. Der Vorteil dieser Kombination aus Perowskit- und CIGS-Halbleiter ist, dass die beiden Materialien unterschiedliche Lichtfrequenzen für die Stromproduktion nutzen und dadurch mehr Energie aus dem einfallenden Licht herausholen. Dabei hat eine Wissenschaftlergruppe an der oberen und eine andere an der unteren Zelle gearbeitet. „In den letzten Wochen habe wie die besten Unter- und Oberzellen miteinander kombiniert, wodurch wir bereits diesen hohen Wirkungsgrad von 25 Prozent erreicht haben“, erklärt Vermang. „Wir haben aber noch nicht einmal die Obergrenze unserer Dünnschichtsolarzellen erreicht. Unser Ziel ist es nun, innerhalb der nächste drei Jahre eine Energieeffizienz von 30 Prozent zu erreichen.“
Effizienz auf die Modulebene heben
Allerdings dauert es noch etwas, bis die ersten Module mit der neuen Technologie hergestellt werden. „Ich stelle mir vor, dass die Paneele mit der neuen Technologie innerhalb von acht Jahren auf dem Markt erhältlich sein werden“, sagt Vermang. Denn einerseits haben die Belgier den Rekord auf einer Fläche von einem Quadratzentimeter erreicht. Jetzt muss die gefundene Lösung mit möglichst geringen Effizienzverlusten auf die Modulfläche gebracht werden. Das ist bei der Dünnschichttechnologie nicht zu unterschätzen.
Die Kosten im Blick
Zudem müsse noch ein kostenenffizienter Weg gefunden werden, um die beiden Schichten in einem Modul zu kombinieren. „Unsere Ingenieure arbeiten derzeit daran“, betont Bart Vermang. „Und wir werden es auf jeden Fall schaffen.“ Schließlich verspricht die neue Technologie ein breites Einsatzfeld. „Unsere Solarzellen werden aus hauchdünnem und flexiblen Material hergestellt, so dass man Solarpaneele in allen Farben und Größen entwickeln kann“, sagt der Projektleiter. Dadurch lassen sie sich leicht in Fassaden oder Dächer von Häusern integrieren. Zudem sei die Herstellung weniger materialintensiv, was den Kosten für spätere Module zugute kommt.
Schließlich haben die Wissenschaftler im Rahmen des Projekts auch die Kosten für diese Solarzellen analysiert. „Auf diese Weise hoffen wir, bis zum Ende des Projekts ein Geschäftsmodell fertig zu haben, mit dem Unternehmen, die diese Solarzellen herstellen wollen, beginnen können“, erklärt Bart Vermang.
Der belgische Perowskit-CIGS-Hybrid
Unten CIGS und darüber Perowskit: Mit dem neuen Tandem haben die belgischen Forscher einen Wirkungsgrad von 25 Prozent erreicht.
