ZSW verbessert Wirkungsgrad für cadmiumfreie CIGS-Solarzellen auf 21 Prozent

Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat den Wirkungsgrad von cadmiumfreien CIGS-Dünnschicht-Solarzellen auf 21,0 Prozent verbessert. Dies sei gelungen, indem die Pufferschicht zwischen Absorber und Frontkontakt aus Cadmiumsulfid und Zinkoxid durch eine Kombination aus Zinkoxidsulfid und Zinkmagnesiumoxid ersetzt worden sei, teilten die Stuttgarter Wissenschaftler mit. Die in der Laboranlage des ZSW hergestellt Solarzelle habe eine Fläche von 0,5 Quadratzentimetern. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat die Ergebnisse bestätigt.

„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“, sagt ZSW-Vorstand und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik, Michael Powalla. Zinkoxidsulfid als Pufferschicht weise eine gesteigerte Lichtdurchlässigkeit im blauen Wellenlängenbereich auf. Als Folge kann mehr Sonnenlicht auf die darunter liegende CIGS-Absorberschicht treffen, die dann mehr Energie in Strom umwandelt, wie das ZSW schreibt. In der cadmiumfreien CIGS-Rekordzelle gebe es zudem noch einen verbesserten Frontkontakt. Die Forscher haben statt der hochohmigen, dünnen Zinkoxidschicht Zinkmagnesiumoxid verwendet.

Das ZSW geht davon aus, dass weitere deutliche Steigerungen des Wirkungsgrades möglich sind, da die Entwicklung der cadmiumfreien CIGS-Technologie erst am Anfang stehe. Erste Versuchsmodule seien vomIndustriepartner Manz bereits hergestellt worden. Dieser werde auch künftig von der weiteren Forschung profitieren. Die Ergebnisse könnten dann voraussichtlich in die von Manz entwickelte und angebotene CIGS-Fab fließen. Beim ZSW geht man zumindest fest davon aus, dass diese cadmiumfreien Dünnschichtmodule in wenigen Jahren auf dem Markt sein werden. Der japanische Hersteller Solar Frontier bietet diese Technologie auch bereits an. (Sandra Enkhardt)