Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Material für dünne Solarzellen

21.11.2013
Europarekord: ZSW erreicht 10,3 Prozent Wirkungsgrad mit Absorbermaterial Kesterit

Bei der Suche nach günstigeren Materialien und Herstellverfahren für effiziente Dünnschichtsolarzellen haben Stuttgarter Wissenschaftler einen Erfolg erzielt.


ZSW-Dünnschichtsolarzelle mit der neuen Kesterit-Absorberschicht. Foto: ZSW

Einem Forscherteam des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) ist es gelungen, einen vereinfachten Produktionsprozess für Kesterit-Dünnschichtsolarzellen zu entwickeln. Die Absorberschicht der Solarzellen enthält die gut verfügbaren und preiswerten Metalle Zink und Zinn. Die beste Zelle erreicht einen Wirkungsgrad von 10,3 Prozent - ein neuer Bestwert in Europa.

Das Stuttgarter Forschungsinstitut hat im Oktober die Grenze von 10 Prozent Wirkungsgrad für Kesterit-Solarzellen überschritten. Der Wert kommt dem in den USA aufgestellten Weltrekord von 11,1 Prozent nahe - die amerikanische Weltrekordzelle wurde allerdings mit einem aufwändigeren Prozess hergestellt.

Die ZSW-Solarzelle hat mit 0,5 Quadratzentimetern die Ausmaße von Standardversuchszellen. Der Wert wurde vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE bestätigt.

"Die neue Verbindung ist dem CIGS sehr ähnlich, enthält aber statt Indium und Gallium die nachhaltig verfügbaren und preiswerten Elemente Zink und Zinn", berichtet Prof. Dr. Michael Powalla, Vorstand und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik am ZSW. Das neue Material ermögliche auch eine günstigere Produktion mit einem einfachen Druckverfahren:

"Zur Herstellung der Kesterit-Solarzellen beschichten wir Substratglas mit einer nicht-toxischen Tintenlösung, die die gewünschten Elemente enthält - und das ohne aufwändige Vakuumtechnologie." Die so hergestellte Vorläufer- oder Precursor-Schicht wird anschließend unter Hitzeeinwirkung selenisiert. Die weitere Verarbeitung erfolgt mit den gleichen Verfahren wie bei der verwandten CIGS-Technologie. Für einen kommerziellen Einsatz der Kesterit-Zellen sei es aber noch zu früh, so das ZSW.

Auszeichnung für die Suche nach der Solarzelle von morgen

Die Arbeiten an den Kesterit-Solarzellen erfolgten am ZSW in Kooperation mit Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und werden von der Karlsruhe School of Optics & Photonics (KSOP) im Rahmen eines Doktorandenstipendiums unterstützt. Der Doktorand Thomas Schnabel hat jetzt den diesjährigen Publication Award der KSOP im Forschungsgebiet Solarenergie gewonnen. Das ZSW arbeitet seit Jahren mit der KSOP sowie dem Center for Functional Nanostructures (CFN) am KIT zusammen.

Die ZSW-Ergebnisse zeigen, wie wichtig die Grundlagenforschung für die anwendungsorientierte Entwicklung neuer Solarzellentechnologien ist. "Nur mit solchen grundlegenden Erkenntnissen können wir die Technologie im Hinblick auf Nachhaltigkeit, effizientere Produktionsverfahren und Kostenreduktion verbessern", so Powalla. "Das trägt dazu bei, die deutsche Technologieführerschaft in der Photovoltaik-Forschung und -Produktionstechnik langfristig aufrecht zu erhalten."

Die Absorberschicht von Solarzellen ist der zentrale Bestandteil der dünnen Stromlieferanten: Die Schicht nimmt einen Großteil des eingestrahlten Lichts auf und wandelt es in Elektrizität um. Ein guter Teil der Forschungsaktivitäten zur Optimierung von Solarzellen setzt deshalb hier an.

Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) gehört zu den führenden Instituten für angewandte Forschung auf den Gebieten Photovoltaik, regenerative Kraftstoffe, Batterietechnik und Brennstoffzellen sowie Energiesystemanalyse. An den drei ZSW-Standorten Stuttgart, Ulm und Widderstall sind derzeit rund 230 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker beschäftigt. Hinzu kommen 120 wissenschaftliche und studentische Hilfskräfte.

Die Karlsruhe School of Optics & Photonics (KSOP) ist eine im Rahmen der Exzellenzinitiative geförderte Graduiertenschule am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Sie umfasst einen Masterstudiengang und ein Doktorandenprogramm. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Thematische Schwerpunkte der Forschung sind Energie, natürliche und gebaute Umwelt sowie Gesellschaft und Technik, von fundamentalen Fragen bis zur Anwendung.

Ansprechpartner Pressearbeit

Claudia Brusdeylins, Zentrum für Sonnenenergie- und
Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), Industriestr. 6,
70565 Stuttgart, Tel. +49 (0)711 7870-278, Fax +49 (0)711 7870-230,
claudia.brusdeylins@zsw-bw.de, www.zsw-bw.de
Axel Vartmann, PR-Agentur Solar Consulting GmbH,
Emmy-Noether-Str. 2, 79110 Freiburg,
Tel.: +49 (0)761 380968-23, Fax: +49 (0)761 380968-11,
vartmann@solar-consulting.de, www.solar-consulting.de

Axel Vartmann | Solar Consulting GmbH
Weitere Informationen:
http://www.zsw-bw.de
http://www.solar-consulting.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Hochpolige Push-in-Kontakteinsätze für schwere Steckverbinder
22.05.2018 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

nachricht Crimpzange mit drehbarem Gesenk
18.05.2018 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics