Biegsam, elektrisch isolierend, haltbar
Flexible Dünnschichtsolarzelle von ZSW aus Emaillierstahl mit 18,6 Prozent Wirkungsgrad
Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) entwickelt neuartige flexible CIGS-Dünnschicht-Solarzellen mit Emaillierstahl als Absorberschicht, die gleichzeitig elektrisch isoliert und als Diffusionsbarriere wirkt.
Dank der elektrischen Isolierung durch den Emaillierstahl können die Solarzellen bereits während der Herstellung monolithisch verschaltet werden, was metallische Verbindungen und Kosten spart. Der Einsatz von Emaillierstahl macht zudem das zur Steigerung der Leitfähigkeit der CIGS-Schicht verwandte Einbringen von Fremdatomen überflüssig und schafft eine Diffusionsbarriere zwischen den vom Stahl freigesetzten Eisenatomen und der CIGS-Schicht. Im Vergleich zu Kunststofffolien ist die Emaillierstahlschicht langlebiger und beschädigungsresistenter.
Möglich wurde das Verfahren, nachdem die ZSW-Wissenschaftler mit dem belgischen Technologiepartner Pemco International ein Verfahren zur Aufbringung von Emaille auf niedrig legierten Stahl entwickelt hatten, das ohne die bisherige Blasenbildung die Hochtemperaturbeschichtung bei 650 Grad Celsius verträgt.
Damit die gewünschte Flexibilität erreicht wird, müssen noch die Stahlfolien dünner werden, die derzeit nur in einer minimalen Dicke von 200 bis 300 Mikrometer vorliegen (0,3 Millimeter). Eine dünnere, im Rahmen von Forschungsarbeiten hergestellte Sonderanfertigung sollte durch Optimierungen der Stahlfirmen technisch marktreif werden.
Prinzipiell erweitern flexible Dünnschichtzellen den Anwendungsbereich von Solarmodulen erheblich, indem sie der Photovoltaik z.B. Oberflächen von Fassaden, Automobilen, Schiffen oder elektronischen Geräten erschließen. In Sachen Wirkungsgrad ist der Emaillierstahl Edelstahl ebenbürtig. Neue 0,5 Quadratzentimeter große Zellen erreichen einen Wirkungsgrad von 18,6 Prozent, Module mit einer Fläche von 23 mal 30 Zentimetern 12,9 Prozent.
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