Neuer Effizienzrekord mit vielversprechenden CIGS-Solarzellen

CIGS-Solarzellen sind sehr dünn. Im Vergleich zu den am weitesten verbreiteten Siliziumzellen für handelsübliche PV-Anlagen haben sie eine etwas höhere Effizienz.

Schwedische Forscher*innen der Universität Uppsala haben nun gemeinsam mit dem First Solar European Technology Center (früher Evolar, 2023 von US-Firma First Solar übernommen) einen neuen Rekord aufgestellt. Ihre CIGS-Zelle kommt auf einen Wirkungsgrad von 23,64 Prozent.

Mikroskopische Veränderungen

Der bisherige Rekord wurde von Solar Frontier aus Japan aufgestellt und lag bei 23,35 Prozent. Um das Effizienzniveau zu erhöhen, ist das Forscher*innenteam tief in die mikroskopische Struktur der Zellen eingedrungen, berichtet Interesting Engineering.

CIGS steht für Kupfer, Indium, Gallium und Selenid. Die Zellen enthalten aber auch andere Elemente, etwa Natrium, Silber, Cadmium oder Molybdän. Die Forscher*innen haben entdeckt, dass Stromverluste reduziert werden können, wenn die Konzentration von Silber erhöht und die Verteilung von Gallium in den Schichten der Zelle verändert werden.

Stand-alone oder im Tandem

Messungen zum Wirkungsgrad der neuen CIGS-Zelle wurden unabhängig vom Forschungsinstitut Fraunhofer ISE in Deutschland bestätigt. Eine Studie über das Projekt wurde im Fachmagazin Nature Energy veröffentlicht.

"Unsere Studie zeigt, dass CIGS Dünnfilmtechnologie wettbewerbsfähig als Stand-alone-Solarzelle ist", sagt Marika Edoff von der Universität Uppsala, die Projektleiterin. "Die Technologie hat aber auch Eigenschaften, die in anderem Kontext funktionieren, etwa als die untere Zelle einer Tandem-Solarzelle."

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Vorteile und Nachteile

Gegenüber Silizium-Zellen haben CIGS-Zellen den Vorteil, dass sie sehr dünn konstruiert werden können und dadurch wenig Material verbrauchen. Ein Nachteil ist, dass Indium ein seltenes und auch für andere Elektronikgeräte gebrauchtes Element ist.

Bei Bränden wird ein giftiges Materialgemisch freigesetzt. Auch das Recycling ist schwieriger. Tandem-Solarzellen kommen auf noch viel höhere Wirkungsgrade, sind aber teuer.

Was CIGS-Zellen betrifft, zeigen sich die Forscher*innen aus Schweden überzeugt, dass noch mehr Effizienz drin ist. 25 Prozent sei ihnen zufolge mit weiterer Forschung absolut möglich.