Forscher stellen Weltrekord bei Wirkungsgrad auf

11. Juni 2011, 17:55
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Neuartiges Material auf Cadmiumtelluridbasis steigert Effizienz von 12,6 Prozent auf 13,8 Prozent

Wissenschafter von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Dübendorf haben mit flexiblen Solarzellen auf Cadmiumtelluridbasis (CdTe) beim Wirkungsgrad einen neuen Weltrekord aufgestellt.

Das Forscher-Team erreichte mit ihrer Polyimidfolie eine Effizienz von 13,8 Prozent - und verbesserte ihren eigenen bisherigen Rekord von 12,6 Prozent deutlich. Mit der erneuten Verbesserung sind flexible CdTe-Solarzellen nun beinahe so effizient wie starre CdTe-Zellen auf Glas.

Die farblose Polyimidfolie, die sich derzeit in Entwicklung befindet, ist mehr als 100-mal dünner und 200-mal leichter als Glas, das üblicherweise in Photovoltaik-Anlagen verwendet wird, und bietet daher etliche Vorteile, etwa eine schnelle, kostengünstige Herstellung dank "Roll-to-roll"-Technologien sowie aufgrund ihrer Biegsamkeit und ihres geringen Gewichts ein breiteres Anwendungsspektrum, zum Beispiel im Rahmen gebäudeintegrierter Photovoltaik.

"Im Gegensatz zu schweren, zerbrechlichen Glasmodulen, die auf grossen Lastwagen transportiert werden müssen, um anschliessend für die Installation mit einem Kran aufs Dach gehoben zu werden, könnten leichte, flexible Module auf Folienbasis für den Transport einfach aufgerollt und an ihren Einsatzort getragen werden", so Robert G. Schmidt von DuPont Circuit & Packaging Materials.

Effizienzsteigerung

Das Empa-Labor für Dünnfilme und Photovoltaik ist spezialisiert auf die Entwicklung hocheffizienter Dünnschicht-Solarzellen. Den Forschern um Ayodhya N. Tiwari gelang es, Prozesse bei niedrigen Depositionstemperaturen (also unter 450 Grad Celsius) für hocheffiziente CdTe-Solarzellen zu entwickeln und zu optimieren. Auf Glas als Trägersubstrat erreichte Tiwaris Team eine Effizienz von 15,6 Prozent, auf flexiblen Polymerfolien immerhin von 12,6 Prozent, der Rekordwert vor der erneuten Verbesserung auf 13,8 Prozent. Erst vor kurzem hatte Tiwaris Team den Effizienzrekord auch bei flexiblen Solarzellen aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (kurz CIGS) auf 18,7 Prozent verbessert.

"Eine Folie zu finden, die sowohl transparent ist als auch hohen Prozesstemperaturen widersteht, war eine grosse Herausforderung", sagt Tiwari. "Die neue, farblose Polyimidfolie vereint nun beide Eigenschaften und ermöglichte es uns, unseren bisherigen Weltrekord in Konversionseffizienz flexibler Solarzellen zu überbieten." Neuen Materialien komme eine erhebliche Bedeutung zu bei den Bemühungen, die Effizienz von Solarzellen weiter zu steigern - idealweise bis zur Netzparität, so Tiwari, der die vollständigen Forschungsergebnisse an der 26. European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition Anfang September in Hamburg präsentieren wird. (red)

  • Mit dem flexiblen Solarmodul aus 6 Zellen auf Cadmiumtelluridbasis konnten die Wissenschafter den Wirkungsgrad auf den neuen Rekordwert von 13,8 Prozent steigern.
    foto: empa

    Mit dem flexiblen Solarmodul aus 6 Zellen auf Cadmiumtelluridbasis konnten die Wissenschafter den Wirkungsgrad auf den neuen Rekordwert von 13,8 Prozent steigern.

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