Mit ihren 25 Prozent Energieeffizienz sind die neuen Dünnschicht-Solarzellen wettbewerbsfähig zu den Pendants auf Silizium-Basis.

Bild: Imec

Durchbruch in der Photovoltaik Dünnschicht-Solarzellen erzeugen erstmals so viel Energie wie Silizium-Solarzellen

16.03.2020

Wissenschaftler verschiedener Forschungseinrichtungen haben mit einer Dünnschicht-Solarzelle erstmals eine Energieeffizienz von 25 Prozent erreicht. Die hauchdünne Zelle erzeugt damit genauso viel Energie wie eine gewöhnliche Silizium-Solarzelle. Das ist Rekord – und soll noch nicht die Obergrenze sein.

Entwickelt wurden die energieeffizienten Dünnschicht-Solarzellen von Wissenschaftlern der Universität Hasselt, des Imec, von Vito und internationalen Partnern innerhalb des Percistand-Konsortiums. Neben einer Energieeffizienz von 25 Prozent sind diese Solarzellen „dünn und flexibel, was sie ideal für die Integration in Gebäude und Dächer macht“, sagt Prof. Bart Vermang von der Universität Hasselt. Mit den neuen Zellen, die er als Pionierarbeit bezeichnet, sei man „zum ersten Mal wirklich konkurrenzfähig mit dem traditionellen Solarzellenplatten-Sektor“.

Die Energieeffizienz soll jedoch noch zu überbieten sein. Vermang erklärt: „Wir haben noch nicht die Obergrenze unserer Dünnschicht-Solarzellen erreicht. Um diese Rekordeffizienz zu erreichen, verwenden wir zwei Arten von Materialien, die wir aufeinander legen.“ Ein herkömmliches Solarpanel besteht dabei nur aus einer einzigen Schicht, normalerweise aus Silizium.

Die beiden Schichten verstärken sich gegenseitig und werden von unterschiedlichen Teams entwickelt. „Einige der Partner arbeiten an der unteren Zelle, während andere an der oberen Zelle arbeiten“, sagt Vermang. „In den letzten Wochen haben wir die besten Unter- und Oberzellen miteinander kombiniert, wodurch wir bereits diesen hohen Wirkungsgrad von 25 Prozent erreicht haben. Unser Ziel ist es nun, innerhalb der nächsten drei Jahre eine Energieeffizienz von 30 Prozent zu erreichen.“

Konkurrenzfähig mit traditionellen Solarzellen

Die neuartigen Solarzellen werden aus hauchdünnem, flexiblem Material hergestellt. Auf diese Weise lassen sich mit ihnen Solarpaneele in allen Farben und Größen entwickeln, die in Fassaden oder Dächer von Häusern integriert werden können.

Weil die Solarzellen so dünn sind, ist für die Herstellung von Solarpaneelen zudem weniger Material notwendig. Dadurch sollen sie billiger als herkömmliche Modelle sein. „Wir werden damit wirklich mit traditionellen Solarzellenplatten konkurrieren können“, zeigt sich Vermang zuversichtlich.

Wann sind die Dünnschicht-Solarzellen erhältlich?

Im Rahmen des Projekts Percistand arbeitet die Universität Hasselt mit Wirtschaftswissenschaftlern zusammen, um die Kosten für die neuen Solarzellen zu analysieren. „Auf diese Weise hoffen wir, bis zum Ende des Projekts ein Geschäftsmodell fertig zu haben, mit dem Unternehmen, die diese Solarzellen herstellen wollen, beginnen können“, berichtet Vermang.

Doch wann wird die Öffentlichkeit in der Lage sein, die Dünnschicht-Solarzellen zu kaufen? Vermang hat eine Antwort: „Im Moment ist es uns gelungen, diese Effizienzergebnisse in Solarzellen von etwa 1 cm2 zu erzielen. Ich stelle mir vor, dass die Paneele innerhalb von acht Jahren auf dem Markt erhältlich sein werden.“

Bis dahin gebe es noch eine Reihe von Hindernissen, die überwunden werden müssen. „Wir können zum Beispiel bereits die oberen Zellen auf die unteren Zellen legen und Energie erzeugen, aber es muss noch ein kosteneffizienter Weg gefunden werden, um die beiden Schichten in einem Modul zu kombinieren“, erklärt Vermang. „Unsere Ingenieure an der Universität Hasselt und dem Imec innerhalb von EnergyVille arbeiten derzeit daran. Und wir werden es auf jeden Fall schaffen.“

Informationen zum Percistand-Projekt

Das Forschungsprojekt Percistand wurde im Rahmen der Zuschussvereinbarung Nummer 850937 mit fünf Millionen Euro aus dem europäischen Programm Horizont 2020 gefördert. Das Konsortium besteht aus zwölf internationalen Partnern:

  • Universität Hasselt

  • Imec

  • Vito

  • TNO

  • Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg

  • Karlsruher Institut für Technologie

  • Empa

  • Nationales Zentrum für wissenschaftliche Forschung – Institut PV Frankreich (CNRS-IPVF)

  • Solar Schweiz

  • Nice Solar Energy

  • Australian National University

  • National Renewable Energy Laboratory USA

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