Flexiblen Dünnschicht-Solarfolien, die auf flexible Substrate aufgebracht werden können, gehört die Zukunft – vorausgesetzt die Produktion ist kostengünstig.
Siliziumschichten aus der Lösung
Chemiker und Physiker an der Technischen Universität Chemnitz entwickeln einen neuen Ansatz zur Erzeugung dünner Siliziumschichten aus chemischen Lösungen. Aus Sicht der Wissenschaftler lassen sich auf diese Art sehr kosteneffizient photovoltaisch aktive dünne Siliziumschichten herstellen, die mit etablierten Herstellungsverfahren wettbewerbsfähig sind.
„Unser Forschungsansatz ist die Herstellung von Siliziumschichten aus der Lösung“, sagt Prof. Dr. Heinrich Lang, Professor für Anorganische Chemie an der Technischen Universität (TU) Chemnitz. Dazu werden neuartige, Silizium (Si) enthaltende Moleküle synthetisiert und in Lösung gebracht. Diese werden anschließend auf flexible Substrate durch Sprühen oder Drucken aufgebracht. Danach werden die Moleküle durch Energiezufuhr – etwa durch Wärme oder Licht – so zersetzt, dass eine dünne Siliziumschicht entsteht.
„Durch die Anwendung geeigneter Charakterisierungsmethoden, insbesondere optische Spektroskopie, kann jede Veränderung in den Prozessen dokumentiert werden und entsprechend Einfluss auf die Herstellungsparameter genommen werden“, ergänzt Prof. Dr. Dr. Dietrich R. T. Zahn, Professor für Halbleiterphysik an der TU Chemnitz. Die grundlegende Erforschung dieser neuen Technologie wird an der TU Chemnitz durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung, die Sächsische Aufbaubank sowie das Sächsische Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst gefördert.
Die Grundlagenforschung zur Anwendung der Materialien für photovoltaische Bauteile soll in den nächsten zwei bis drei Jahren abgeschlossen sein. Ausgehend von den Einzelmaterialien (z. B. Dünnschicht-Silizium) wollen die Forscher auch die notwendigen Dotierungsverfahren entwickeln, die letztlich zu modifizierten Si-Bauteilen für Solarzellen führen sollen. Ein erstes Patent zur Absicherung der Technologie ist eingereicht, ein weiteres ist in Arbeit. Schon in der jetzigen Forschungsphase haben die Wissenschaftler großes Interesse an Industriepartnerschaften, um auf die speziellen Industrieanwendungen besser reagieren zu können.
Zukunftspreis 2011 für organische Dünnschicht-Solarzellen
Im Dezember 2011 wurde bereits der „Deutsche Zukunftspreis 2011“ für das Projekt „Organische Elektronik – mehr Licht und Energie aus hauchdünnen Molekülschichten“ überreicht. Das Forscherteam hat eine neue, leistungsfähige organische Elektronik auf der Grundlage des in der Natur häufig vorkommenden Kohlenstoffs geschaffen. Die organischen Materialien können dabei auch auf flexible Substrate aufgebracht werden, wodurch sich ganz neuartige Anwendungsmöglichkeiten eröffnen: Unter anderem neuartige flexible Solarzellen, die aufgerollt und zudem kostengünstig und energiesparsam hergestellt werden können, sowie auch neuartige Lichtquellen, die flächig ein besonders weiches und qualitativ hochwertiges Licht aussenden.
Weltweit erste Produktionsanlage für flexible organische Solarfolien in Dresden eingeweiht
Eine entsprechende Produktionsanlage zur Herstellung von flexiblen, organischen Solarmodulen wurde als weltweit erste ihrer Art im März 2012 bei Dresden eingeweiht. Die leichten, ultra-dünnen Module wiegen nur 500 Gramm pro Quadratmeter und ermöglichen damit die Integration der PV-Technologie in unterschiedlichste Anwendungen. Zwar ist der Wirkungsgrad mit bislang rund 10,6% nur halb so hoch wie bei gängigen Silizium-Solarmodulen, allerdings ist das von Heliatek entwickelte Rolle-zu-Rolle Verfahren mittels Vakuumdeposition bei niedrigsten Temperaturen energiesparend und zudem kostengünstig. Durch das geringe Gewicht und ihre Flexibilität können die Solarfolien auch Einsatzgebiete erobern, die bislang für Silizium-Module nicht zugänglich waren. Im Herbst 2012 wird die Heliatek GmbH dann die ersten Solarfolien für Anwendungen im Energy-2-Go Bereich auf den Markt bringen. Die von Heliatek entwickelte Technologie hat dabei das Potential, die Kosten für Photovoltaik erheblich zu senken, da sie sich durch einen geringen Energieinsatz und eine nahezu unbegrenzte Rohstoffverfügbarkeit auszeichnet.
(mb / mit Informationen von BINE)
