Für den Massenmarkt optimieren Schnellere Produktion von CIGS-Dünnschichtsolarzellen

Das Projektkonsortiums speedCIGS.
Das Projektkonsortiums speedCIGS.

Um für die Industrie attraktiver zu werden, muss der Herstellungsprozess für CIGS-Dünnschichtsolarzellen beschleunigt werden. Im Rahmen des Projekts speedCIGS widmen sich Partner aus Forschung und Industrie dieser Herausforderung.

CIGS steht für die chemische Verbindung aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen. Aus einer dünnen Schicht dieses Materials lässt sich eine Solarzelle herstellen, die sich durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet und die für die Massenproduktion durch geringen Materialaufwand besonders interessant ist.

Die spezielle Herangehensweise im speedCIGS-Projekt basiert auf der Kombination von Computer-Simulationen im Bereich Materialwissenschaft mit Methoden der Experimentalphysik mit dem Schwerpunkt Vakuumtechnik und Halbleiteranalytik.

Projektziel ist es, den Herstellungsprozess von CIGS-Solarzellen zu beschleunigen. Bei gleichen Investitionskosten sollen also künftig mehr Module innerhalb des gleichen Zeitraums produziert werden. Dadurch könnte die Herstellung von CIGS-Solarmodulen deutlich günstiger werden. Die neue Technologie könnte auch die zurzeit angespannte Marktlage für die deutschen Photovoltaik-Hersteller entschärfen.

Zudem soll im Rahmen des Projekts ein transparentes Material entwickelt werden, das zur Herstellung von hocheffizienten, auf CIGS basierenden Tandemsolarzellen erforderlich ist. Solche Module bestehen aus zwei oder mehr übereinander angeordneten Solarzellen, die es erlauben, mehrere Farben des Lichtspektrums gleichzeitig für die Energiegewinnung zu nutzen. Jede einzelne Zelle ist dabei in einem bestimmten Teil des Lichtspektrums am effizientesten, so dass insgesamt mehr Sonnenenergie direkt genutzt werden kann.

An dem Projekt beteiligt sich unter anderem der Chemiker Prof. Dr. Thomas Kühne von der Universität Paderborn. Prof. Dr. Thomas Kühne unterstützt speedCIGS, indem er an der Universität Paderborn die neuen Halbleiter-Materialien theoretisch simuliert und berechnet. Mithilfe der von ihm entwickelten Methode „Inverse Simulated Annealing“ können Materialien mit den benötigten Eigenschaften im Computer vorhergesagt werden. Diese können anschließend direkt im Labor für die Tandemsolarzellen-Produktion hergestellt werden.

Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit dem Anlagenbauer Manz AG aus Reutlingen, dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung ZSW aus Stuttgart, den Universitäten Jena und Paderborn, dem Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe Dresden durchgeführt. Für die Projektkoordination ist die Wilhelm-Büchner-Hochschule Darmstadt zuständig. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert das Vorhaben mit einer Summe von 4,7 Millionen Euro über eine Laufzeit von vier Jahren.