Forschende schaffen biegsame Rekord-Solarzelle

Biegsame Dünnschicht-Solarzellen könnten integrierte Fotovoltaik an Gebäuden auch für gewölbte Flächen ermöglichen oder als ultraleichte Energielieferanten Zeppeline, Elektroflugzeuge und Drohnen mit Strom versorgen. Ein Team aus der Forschungsgruppe um Ayodhya N. Tiwari von der Forschungsanstalt Empa entwickelt zu diesem Zweck ultradünne sogenannte CIGS-Solarzellen (Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid) auf flexiblen Kunststofffolien als Substrat.

Mit der neuesten Version haben sie nun einen Effizienz-Weltrekord für flexible Solarzellen aufgestellt, wie die Empa am Donnerstag mitteilte. Sie konnten den Wirkungsgrad auf 20,8 Prozent erhöhen und damit ihren eigenen vorherigen Rekord von 20,4 Prozent übertrumpfen. Damit liegen sie im Bereich handelsüblicher Silizium-Solarzellen. Auf unbiegsamen Substrat erreichen CIGS-Solarzellen einen Wirkungsgrad von etwas über 23 Prozent.

Neben der Biegsamkeit haben die CIGS-Solarzellen des Empa-Teams unter der Leitung von Romain Carron den Vorteil, dass sie extrem dünn und dadurch auch leicht sind. Die absorbierende Schicht messe nur drei bis vier Mikrometer, das Substrat rund 35 Mikrometer, so Carron gegenüber der Nachrichtenagentur Keystone-SDA. Pro Quadratmeter wiegen die Zellen weniger als 100 Gramm.

Noch sei die industrielle Herstellung der flexiblen CIGS-Solarzellen eine Hürde, wie Carron erklärte. «Im Labor können wir bisher nur etwa fünf auf fünf Zentimeter auf einmal produzieren.» Dies wollen die Forschenden für die Kommerzialisierung hochskalieren. Indessen bietet ein Empa-Spin Off namens Flisom bereits erste Produkte auf Basis dieser Technologie an.

Vom neuen Effizienz-Rekord ihrer Solarzellen berichteten Carron und Kollegen im Sonderheft «Excellence in Energy» der Fachzeitschrift «Advanced Energy Materials».