(cna) Seit einigen Jahren entwickeln ETH-Wissenschaftler vom Laboratorium für Festkörperphysik im Technopark biegsame Dünnschicht-Solarzellen (1). Diese Zellen basieren auf Absorberschichten aus Cu(In,Ga)Se2 (CIGS). Sie sind etwa drei bis fünf Tausendstel Millimeter dick und werden auf eine Plastikfolie (Polyimid) aufgetragen. Es gibt viele Einsatzmöglichkeiten für die flexiblen und leichten Energielieferanten: Nebst Integration in Gebäudefassaden und Dächer, mobiler Energiequelle für Outdoor-Aktivitäten oder Sonnensegel für Satelliten sind unzählige weitere Anwendungen denkbar. Kürzlich haben die Forscher Ayodhya Nath Tiwari, David Brémaud und Dominik Rudmann einen neuen Weltrekord im Wirkungsgrad biegsamer Solarzellen auf Plastikfolien aufgestellt. Mit einer neuen Idee und einer anderen Philosophie der Herstellung erreichte das Team einen Wirkungsgrad von 14.1 Prozent.

Starke Konkurrenz aus den USA

Damit haben die ETH-Wissenschaftler ihren eigenen Rekord geschlagen. „Den letzten Weltrekord haben ebenfalls wir aufgestellt“, bestätigt Ayodhya Nath Tiwari. Im Dezember 1999 erreichte seine Forschergruppe Wirkungsgrade bis zu 12.8 Prozent. Damals wurde bereits das Potenzial der flexiblen Solarzellen von der Industrie erkannt, doch war das verwendete Verfahren zur Herstellung noch zu umständlich für die industrielle Produktion.

An einer Steigerung der Zellwirkungsgrade arbeiten auch andere Wissenschaftler; und zwar vornehmlich in den USA. Angesichts der Ressourcen, die diesen Forschern zur Verfügung stehen, zeigt sich Tiwari überrascht, dass die Amerikaner die Wirkungsgrade der ETH-Zellen noch nicht erreichen konnten. „Ich erwartete aus den USA rasche Fortschritte, da dort Verteidigungs- und Raumfahrtorganisationen wie etwa die NASA in diesen Forschungsbereich investieren“, erklärt er.

Absorberqualität ist entscheidend

Teamwork und eine zündende Idee gaben schliesslich den Ausschlag für den Weltrekord der ETH-Forscher. Systematisch hätten die Forscher analysiert, was bisher den Wirkungsgrad der Solarzellen limitiert habe, erklärt Tiwari. Schliesslich fanden die Wissenschaftler den Schlüssel: Ein entscheidender Punkt ist, die Absorberqualität trotz der durch die Plastikfolien limitierten Aufdampftemperaturen hoch zu halten.

weiter