Sogenannte bifaziale Dünnschichtsolarzellen auf der Basis von Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) können Sonnenenergie sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite einfangen und damit potenziell mehr Solarstrom erzeugen als herkömmliche Solarzellen.
Bislang hat ihre Herstellung jedoch nur relativ niedrige Wirkungsgrade bei der Energieumwandlung erlaubt. Ein EmpaTeam hat nun einen neuen Tieftemperatur-Produktionsprozess entwickelt, der Rekord-Wirkungsgrade von 19,8 % für die Vorderseite und 10,9 % für die Rückseite ermöglicht. Zudem haben sie die erste bifaziale PerowskitCIGS-Tandemsolarzelle hergestellt, was in Zukunft noch weit höhere Energieerträge von über 33 % ermöglichen könnte.
Bifaziale CIGS-Solarzellen bestehen aus extrem dünnen Schichten, insgesamt nur 3 µm für die aktiven Materialien. Die polykristalline CIGS-Schicht wird auf einen transparenten elektrischen Kontakt aufge-bracht und absorbiert das Licht sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite (Bild: Empa)
Bei dem neuen Tieftemperaturprozess wird der CIGS-Schicht eine kleine Menge Silber zugesetzt, wodurch der Schmelzpunkt der CIGS-Legierung deutlich gesenkt wird. Dadurch kann die durch Oxidation des im CIGS vorhandenen Galliums verursachte Bildung einer GalliumoxidGrenzschicht, die den Fluss des Solarstroms blockiert und die Energieumwandlungseffizienz der Zelle verringert, praktisch verhindert werden.
