Flexible Solarzellen: Schweizer Forscher stellen Energieeffizienz-Rekord auf

Eine Forschungsgruppe an der Eidgenössischen Matierlaprüfungs- und Forschungsanstalt EMPA hat einen neuen Energieeffizienzrekord für flexible Solarzellen aufgestellt. Die neu entwickelte Technologie ist besonders wegen ihren geringeren Kosten attraktiv.

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Flexible Solarzellen: Die Produktionspreise sinken.

Die Unterschicht der flexiblen Solarzellen besteht aus Kunststoff oder Metall. (Foto: EMPA)

Die Unterschicht einer flexiblen Solarzelle besteht aus Metall- oder Polymerfolien. Im Gegensatz zu Glas-Substraten, die für herkömmliche Dünnschicht-Zellen verwendet werden, sind Kunststoff und Metall um einiges temperaturempfindlicher. Da der Bedampfungsprozess entscheidend für die Beschichtung der Zellen ist, war die Energieeffizienz von flexiblen Solarzellen bisher begrenzt. «Bei Glas werden Temperaturen von etwa 600 Grad Celsius angewendet. Die Kunststofffolien halten das nicht aus. Deshalb haben wir ein Niedrigtemperaturverfahren entwickelt, das dieses Problem löst», so Ayodhya N. Tiwari von der Forschungsgruppe der EMPA im Gespräch mit dem Portal pressetext.

Die Folien werden im neuen Verfahren bei 450 Grad Celsius bedampft. Die entstehende Schicht aus Kupfer, Indium, Gallium und Diselenid hätte bei dieser Temperatur vor der Entwicklung dieses Verfahrens ungewünschte Eigenschaften gehabt – nun wandelt sie erfolgreich Lichtenergie in elektrische Energie um. Die Version mit Metallfolien erreicht gute 17,7 Prozent an Effizienz, kommt aber nicht an die hervorragenden Ergebnisse der Kunststoff-Varianten heran. Mit 18,7 Prozent wurde bei flexiblen Solarzellen ein Rekord aufgestellt. «Damit können wir uns jetzt mit den Zellen auf Glas-Substraten messen», verkündet Tiwari.

Vorteil der flexiblen Photovoltaik-Zellen im Vergleich zu den Solarzellen aus Glas-Substraten liegt in ihren tieferen Kosten. Durch das geringe Gewicht sinken die Preise von Transport und Installation. Die Metallfolien brauchen zudem durch die neue Technik keine Sperrschichten aus Oxid oder Nitrid, was ebenfalls zu deutlichen Preissenkungen führt. In Zukunft sollen flexible Solarzellen ausserdem im «Roll-to-Roll-Verfahren» produziert werden, das auch beim Bedrucken von Lebensmittelverpackungen verwendet wird. In kurzer Zeit wäre es dadurch möglich, grosse Mengen zu produzieren, mit Maschinen, die wenig Platz einnehmen. Die zukünftige Generation der flexiblen Solarzellen könnte demnach mit vergleichbarem Wirkungsgrad eine deutlich kostengünstigere Alternative zu den Photovoltaik-Anlagen aus Glas darstellen.

Ein Start-Up-Unternehmen arbeitet derzeit daran, die neue Technologie auf den Markt zu bringen. Forschungsleiter Tiwari, der auch an der Firma beteiligt ist, zeigt sich hier noch vorsichtig: «Wir gehen die Sache eher konservativ an. Es ist schwer abzuschätzen, wie lange es dauern wird, bis sich die Technologie auf dem Markt etabliert. In der Forschung gibt es zudem noch vieles zu verbessern.»

Mehr Informationen und News über EMPA, die Schweizer Forschungsanstalt für nachhaltige Materialien und Technologien finden Sie unter empa.ch.

Text: Sabrina Stallone