Forschung: Flexible Solarzellen mit hohem Wirkungsgrad
Einen neuen Wirkungsgradrekord für flexible CIGS-Solarzellen haben Forschende in der Schweiz aufgestellt. Sie veränderten die Zusammensetzung der lichtabsorbierenden Halbleiterschicht, die auf die Polymerfolie aufgetragen wird.
14.10.2022 – Wissenschaftler:innen des interdisziplinären Forschungsinstitutes Empa an der ETH Zürich forschen bereits seit langem an der Effizienzsteigerung von flexiblen Solarzellen. Nun haben sie ihren eigenen Wirkungsgrad gebrochen und erreichten mit 22,2 Prozent einen neuen Höchstwert für flexible CIGS-Solarzellen auf Plastikfolien. Zum Vergleich: Der maximale Wirkungsgrad einer starren Solarzelle aus kristallinem Silizium liegt bei 26,7 Prozent. Flexible Solarzellen sind biegsam und eignen sich deshalb für Anwendungen auf Gebäuden, Fahrzeugen, Satelliten und mobilen Geräten. Der Wirkungsgrad wurde in unabhängig zertifizierten Messungen bestätigt.
Die flexiblen Solarzellen werden auf einer Polymerfolie mit Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) als lichtabsorbierende Halbleiterschicht verarbeitet. Der Empa-Wissenschaftler Shiro Nishiwaki veränderte die Zusammensetzung der Schicht, um die Leistung und die Ausgangsspannung der Zellen zu verbessern. Dabei untersuchte er zwei unterschiedliche Ansätze zur Legierung des Kristalls, die zu ähnlichen Verbesserungen führten. Daher ließen sich die Ergebnisse auf unterschiedliche Weise, aber mit gleichwertigen Ergebnissen auf einen industriellen Maßstab übertragen.
Angesichts der bereits sehr hohen Wirkungsgrade erfordert jede noch so kleine Steigerung eine sorgfältige Untersuchung der Faktoren, die die Energieumwandlung einschränken, und innovative Ansätze zu deren Bewältigung. Die Empa arbeitet mit der Schweizer Firma Flisom an der Rolle-zu-Rolle-Herstellung von leichten, flexiblen Solarmodulen für derartige Anwendungen. pf
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