Donnerstag, 11 November 2021 08:00

Neuer Wirkungsgradrekord bei flexiblen Solarzellen

Schriftgröße Schriftgröße verkleinern Schrift vergrößern
Drucken
E-Mail

Geschätzte Lesezeit: 1 Minute

Flexible CIGS-Solarzellen bestehen aus sehr dünnen Schichten und enthalten eine Halbleiter-Verbindung aus den Elementen Kupfer, Indium, Gallium und Selen. Die Schichten werden auf flexible Polymersubstrate aufgebracht, hauptsächlich durch Vakuumverfahren

Eine Forschergruppe der Empa hat den Wirkungsgrad von flexiblen Solarzellen auf einen neuen Rekordwert angehoben. Unabhängige Messungen ergaben einen Wert von 21,4 %, wenn diese Art von Solarzellen Licht in elektrischen Strom umwandeln. Zum Vergleich: Der beste Wirkungsgrad einer herkömmlichen (nicht biegsamen) Solarzelle aus kristallinem Silizium liegt bei 26,7 %.

Hocheffiziente flexible Solarzellen werden mittels einer Niedrigtemperatur-Verdampfungsmethode auf einer Polymerfolie hergestellt. Auf der Folie scheidet sich das lichtabsorbierende Halbleitermaterial Cu(In,Ga)Se2 als hauchdünner Film langsam ab. Der Empa-Forscher Shiro Nishiwaki optimierte die Zusammensetzung der Schicht und der Alkali-Dotierstoffe, um den Wirkungsgrad (weiter) zu erhöhen. Die Forscher untersuchten die Auswirkungen einer kombinierten Wärme- und Lichteinwirkung nach der Verarbeitung der Solarzellen und stellten eine Steigerung der Photovoltaikleistung fest, die auch nach mehreren Monaten stabil bleibt. Der Wirkungsgrad der Solarzellen von 21,38 Prozent wurde von unabhängiger Seite am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg bestätigt.

Tiwari und sein Team forschen seit mehr als 20 Jahren an flexiblen Dünnschichtsolarzellen und haben in dieser Zeit mehrere Wirkungsgradrekorde erzielt. Sie begannen mit 12,8 % im Jahr 1999, erreichten 14,1 % (2005), 17,6 % (2010), 18,7 % (2011), 20,4% (2013) und 20,8 % im Jahr 2019.