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Neuer Effizienzrekord cadmiumfreier Dünnschicht-Solarzelle

Den Wirkungsgrad einer cadmiumfreien CIGS-Dünnschicht-Solarzellen hat das ZSW nun auf einen neuen Weltbestwert von 21 Prozent verbessern können. Ermöglicht haben die Stuttgarter Wissenschaftler dies, indem sie das Zwischenschichtsystem aus Cadmiumsulfid und Zinkoxid durch eine Kombination aus Zinkoxidsulfid und Zinkmagnesiumoxid ersetzten. Da ohne Cadmium die Lichtdurchlässigkeit besser ist, erwartet das ZSW zukünftig eine noch höhere Stromausbeute.

ZSW-Forscherin bereitet die neuen, cadmiumfreien CIGS-Solarzellen für die Messung unter dem Sonnensimulator vor. (Foto: ZSW)

ZSW-Forscherin bereitet die neuen, cadmiumfreien CIGS-Solarzellen für die Messung unter dem Sonnensimulator vor. (Foto: ZSW)

Wissenschaftler des Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) haben mit einem neuen Solarzelltypus aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS), der ohne Cadmium in der Pufferschicht auskommt, mit 21 Prozent einen neuen Wirkungsgradrekord aufgestellt und damit fast den aktuellen Rekord von konventionellen CIGS-Solarzellen von 21,7 Prozent geknackt. Die Steigerung des Solarmodul-Wirkungsgrades resultiert daraus, dass Zinkoxidsulfid als Pufferschicht eine gesteigerte Lichtdurchlässigkeit im blauen Wellenlängenbereich aufweist. Als Folge kann mehr Sonnenlicht auf die darunter liegende CIGS-Absorberschicht treffen, die dann mehr Energie in Strom umwandelt.

Theoretisch noch höherer Wirkungsgrad möglich

Prof. Michael Powalla, ZSW-Vorstand und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik, sieht in der Neuentwicklung noch weitere Vorteile gegenüber herkömmlichen CIGS-Solarmodulen: „Ohne Cadmiumsulfid ist vor allem die Lichtdurchlässigkeit in der Pufferschicht besser. Damit können wir theoretisch einen noch höheren Wirkungsgrad als bei bisherigen CIGS-Zellen erzielen. Da die alternative Pufferschicht ebenso wie der Cadmiumsulfidpuffer im chemischen Bad abgeschieden wird, ist eine Übertragung in die Produktion ohne Zusatzprozesse möglich.“

Neue CIGS-Module in wenigen Jahren marktreif

Eine weitere Neuerung in der Zelle ist ein verbesserter Frontkontakt. Statt der hochohmigen, dünnen Zinkoxidschicht verwendeten die Forscher hier Zinkmagnesiumoxid. Und obwohl die Fläche der auf einer Laboranlage im ZSW hergestellten Solarzelle nur 0,5 Quadratzentimeter beträgt, eine Standardgröße für Versuchszellen, gehen die ZSW-Forscher davon aus, dass diese neuen Dünnschicht-Solarmodule aus dem Südwesten in wenigen Jahren auf den Markt kommen könnten.

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"Neuer Effizienzrekord cadmiumfreier Dünnschicht-Solarzelle" wurde am 24.02.2015 verfasst