Zugegeben: 0,8 Prozent Verbesserung klingt nicht nach viel. In der Solartechnologie ist ein Effizienzgewinn von fast einem Prozent jedoch ein bemerkenswerter Sprung. Schon kleinste Verbesserungen der Energieausbeute bedeuten nämlich mehr Geld für die Stromproduktion und damit eine schnellere Amortisation von Investitionen.
Einen solchen Effizienzsprung hat nun das Forschungsinstitut Empa in Dübendorf geschafft: Die Wissenschaftler Romain Carron und Shiro Nishiwaki haben für flexible Solarzellen einen Wirkungsgrad von 22,2 Prozent geschafft. Weltrekord.
Vielseitiger Einsatz
Die zwei Forscher sind indessen geübte Weltrekordhalter: Zum siebten Mal in Folge haben sie ihren eigenen Rekord pulverisiert. Mit dem nun erreichten Wirkungsgrad rücken flexible Solarzellen näher an die klassischen Silizium-Zellen heran: Diese wandeln Licht mit einer Effizienz von 26,7 Prozent in Strom um.
Flexible Solarzellen gewinnen somit an Bedeutung für den Alltag: Sie bieten sich für alle Flächen an, die nicht gerade sind, sowie dort, wo Gewicht gespart werden muss. So eignen sie sich zum Beispiel zur Montage auf Fahrzeugen, Luftschiffen, tragbarer Elektronik oder auf Gewächshäusern, die das Gewicht klassischer Solarmodule nicht tragen können.
Dünner als ein Haar
Ihre Leichtigkeit und Flexibilität erhalten sie von den Materialien, die Licht zu Strom machen. Während in den herkömmlichen Solarzellen kristallines Silizium verwendet wird, forschen die Wissenschaftler an sogenannten CIGS-Solarzellen. Die Technologie unterscheidet sich grundlegend von jener der herkömmlichen Solarzellen.
Verwendet werden dabei Kupfer, Indium, Gallium und Selen. «Die Schicht ist dünner als ein menschliches Haar, was die Zellen nicht nur flexibel, sondern auch sehr leicht macht», sagt Carron, Gruppenleiter im Empa-Labor für Dünnschichten und Fotovoltaik.
Hohe Investitionen notwendig
Allerdings befindet sich die CIGS-Technologie noch im Entwicklungsstadium. «Die traditionelle Solartechnologie mit kristallinem Silizium ist 65 Jahre alt», sagt Studienleiter Tiwari, der seit über 20 Jahren an flexiblen Dünnschichtfolien forscht.
Dank Hunderten von Unternehmen und Tausenden von Forschern erreichten klassische Solartechnologien im Alltag Wirkungsgrade fast wie im Labor. So weit sei man bei den flexiblen Solarzellen noch nicht. «Zur Herstellung von flexiblen Solarzellen bedarf es grundlegend neuer Maschinen», sagt Tiwari. Dies bedeute riesige Investitionen.
«CIGS wird Silizium nicht ersetzen», ergänzt der Forscher. Die neue Technologie habe jedoch einen weiteren wichtigen Vorteil. Tiwari: «Die Entwicklung für flexible Solarzellen ist in Europa und nicht in China zu Hause.» Sie biete einen Weg aus der Abhängigkeit. «Wir haben einen guten Vorsprung», schliesst Romain Carron.
