Forscher machen Dünnschicht-Module effektiver
Stuttgart. Im Vorfeld der Fachmesse Intersolar stellen Forschergruppen Ansätze vor, mit denen sich Dünnschichtsolarmodule künftig billiger und vor allem mit höherer Energieausbeute herstellen lassen.
In einem vom Bundesumweltministerium geförderten Projekt namens LIMA wurden Verfahren entwickelt, die das Lichtmanagement in Silizium-Dünnschichtsolarzellen verbessern sollen. Dadurch wurden Solarmodule mit einem Wirkungsgrad von zehn Prozent bei einer Fläche von über einem Quadratmeter möglich. Das ist für Dünnschichtmodule ein sehr guter Wert und entspricht dem marktüblicher CIGS-Module.
Rund ein Drittel der Modulleistung könne auf die verbesserte Ausnutzung des einfallenden Lichts zurückgeführt werden, erklärt Jürgen Hüpkes vom Forschungszentrum Jülich, der das Projekt LIMA koordiniert hat. Neben der Siliziumschicht, in der das einfallende Licht in elektrische Energie umgewandelt wird, sind vor allem die elektrischen Kontaktschichten oder Elektroden wichtig für die Funktion einer Solarzelle. Sie führen den Strom ab und beeinflussen den Lichtlaufweg im Silizium. Je länger der Weg, desto mehr Energie wird in der Solarzelle umgewandelt.
Um den Lichtlaufweg in der Zelle möglichst zu verlängern, wird der Übergang zwischen den verschiedenen Schichten der Zelle aufgeraut und dadurch lichtstreuend gemacht. "Statt auf dem kürzesten Weg, laufen die Lichtstrahlen nun mehr als 16-mal länger durch das Silizium", erläutert Hüpkes. Aufgeraut wird mit Fluss- oder Salzsäure.
Im Projekt LIMA wurden die Verfahren zur Produktion der Elektroden sowie deren Aufrauung entscheidend optimiert. Es sei nun möglich, die weniger als ein tausendstel Millimeter dünnen Schichten auf mehr als fünf Quadratmeter Fläche mit den benötigten Eigenschaften kostengünstig herzustellen. Die ersten von der Industrie mit dem entwickelten Verfahren hergestellten Solarmodule weisen dabei einen Wirkungsgrad von 10,6 Prozent auf.
Dünnschichtsolarzellen basieren auf einer zentralen Schicht, die statt aus einem kristallinen Siliziumwafer mit der Dicke von etwa 0,2 Millimetern aus amorphem und mikrokristallinem Silizium von rund zwei Mikrometern Dicke besteht. Das sind etwa 100 Mal weniger Material als bei
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