Wettrennen für bessere und günstigere Dünnschicht-Photovoltaik

Presseinformation - Solarstromforschung vom 4.7.2017

Berlin, 4. Juli 2017

– Im Forschungsverbund TCO4CIGS geht es zu wie auf einer Rennstrecke, denn mehrere Solarzellen-Technologien treten im Wettbewerb gegeneinander an. Die Forscher arbeiten dabei an der sogenannten TCO-Schicht, einer transparenten und zugleich leitfähigen Metalloxidschicht.

Die TCO-Schicht ist als Frontkontakt ein wesentlicher Baustein von Dünnschichtsolarzellen auf Basis von Kupfer, Indium, Gallium, Schwefel und Selen (CIGS). Die TCO-Schicht transportiert mit hoher Leitfähigkeit die gesammelten Ladungsträger ab, so dass Strom fließen kann – birgt aber als wesentliche Stromverlustquelle in CIGS-Modulen ein großes Verbesserungspotenzial.

Das Projekt verfolgt drei unterschiedliche Wege, um die Dünnschicht-Photovoltaik weiter zu verbessern und die Kosten zu senken: Die Forscher arbeiten an der Optimierung des industriellen Herstellungsprozesses der TCO-Schicht, an einer kostengünstigen Alternative zu dem aktuellen industriellen Herstellungsprozess sowie auch an neuen Materialien. Die Verfahren, die sich in dem Wettbewerb der Technologien durchsetzen, werden in der Forschungspilotlinie im Produktionsmaßstab weiter getestet.

Bei der Weiterentwicklung des als weitgehend ausgereift geltenden Standardherstellungsverfahrens mit Aluminium-dotiertem Zinkoxid (AZO) hat das Teilprojekt um den Industriepartner AVANCIS bereits erstaunliche Erfolge erzielt. Die Herausforderung war, eine verbesserte Kombination zu finden zwischen möglichst geringem Kontaktwiderstand – was mit hoher Ladungsträgerbeweglichkeit und hoher Dotierung der TCO-Schichten möglich ist – und einer hohen Lichtdurchlässigkeit für eine hohe Stromausbeute – erreichbar durch niedrige Dotierung.

„Wir haben durch ein Absenken der Aluminiumdotierung das Verhältnis zwischen Widerstand und Transparenz in der TCO-Schicht verbessert. So konnten wir den Wirkungsgrad auf Kleinformatmodulen gegenüber dem heutigen Standard um zwei Prozent steigern“, erklärt Jörg Palm, CTO des Dünnschichtmodulherstellers AVANCIS GmbH.

Geforscht wird in der Gruppe außerdem daran, durch den Einsatz von gesputtertem Zinkoxidsulfid den Herstellungsprozess um einen Schritt zu reduzieren und so die Produktionskosten ohne Abstriche in der Leistungsfähigkeit der Solarmodule deutlich zu senken.

„Das Verfahren ist ein gelungenes Beispiel für den Technologietransfer aus der Forschung in die Industrie“, erläutert Dr. Marc Heinemann vom Kompetenzzentrum Dünnschicht- und Nanotechnologie für Photovoltaik (PVcomB) des Helmholtz-Zentrums Berlin, wo die Idee entwickelt wurde.