EMPA tritt Konsortium für Solarzellen bei
EU-finanziertes Projekt Scalenano sucht Durchbruch bei der Kosteneffizienz von Photovoltaikanlagen.
Dünnschichtsolarzellen bieten im Vergleich zu klassischen Halbleiter-Solarzellen aus Silizium die Möglichkeit, die verwendeten Materialien effizienter zu nutzen und Module günstiger herzustellen, weil die Licht absorbierenden Schichten rund 100-mal dünner sind als Siliziumwafer. Anlagen auf Basis der Stoffklasse der Chalkogenide, wie Kupfer-Indium-Gallium-(Di)Selenid, auch bekannt als CIGS, weisen die höchste Effizienz aller Dünnschichttechnologien auf und haben bereits das Stadium der Massenproduktion erreicht. Die aktuellen Produktionsmethoden beruhen jedoch typischerweise auf vakuumbasierten Abscheidungsprozessen, die nur schwer auf großen Oberflächen anwendbar sind und teure Produktionsanlagen erfordern.
Abb.: Zusammen mit 13 europäischen Partnern hat die EMPA ein EU-finanziertes Projekt zur Entwicklung preisgünstiger, effizienterer Solarzellen lanciert. (Bild: EMPA)
Um sich dieser Herausforderung zu stellen, will das EU-finanzierte, internationale Projekt Scalenano – Entwicklung und Scale-up von nanostrukturierten Materialien und Verfahren für günstige, hoch effiziente Photovoltaikanlagen auf Chalkogenid-Basis –, das bis Mitte 2015 läuft, alternative, vakuumfreie Prozesse entwickeln, die auf dem elektronischen Abscheiden nanostrukturierter Ausgangsstoffe beruhen. Zusätzlich sollen alternative Verfahren mit hohem Durchsatz und hoher Prozessgeschwindigkeit entwickelt und die Methoden auf die nächste Generation von Kesteriten – Cu2ZnSn(S,Se)2-basierten Absorbern – erweitert werden, die ausschließlich billige und häufig vorkommende Elemente verwenden. Dies soll der europäischen Wettbewerbsfähigkeit in der Photovoltaik einen kräftigen Schub verleihen.
Das Labor für Dünnschichten und Photovoltaik der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt EMPA unter der Leitung von Ayodhya Tiwari erforscht im Rahmen des Projekts die Ablagerung von Kesterite-Absorbern aus Lösungen und Nanopartikeln, untersucht frontale elektrische Kontakte aus transparenten leitfähigen Oxiden und wird anderen Forschern Referenz-Solarzellen zur Verfügung stellen, die mit Techniken auf Vakuumbasis vorbereitet wurden. Projektleiter Jaroslaw Romanyuk geht davon aus, dass „die Forschungsergebnisse von Scalenano später nicht nur in der Photovoltaik angewendet werden können, sondern auch in anderen Bereichen, wie beispielsweise bei intelligenten Fenstern und Batterien.“
EMPA / OD
