Dünnschichtzellen
Dünnschichtzellen gibt es in verschiedenen Variationen, je nach Substrat und aufgedampften Materialien. Die Palette der physischen Eigenschaften und die Spannweite der Wirkungsgrade ist entsprechend groß. Dünnschichtzellen unterscheiden sich von den traditionellen Solarzellen vor allem in ihrer Produktion, es gibt jedoch auch physikalische Differenzen, anderes Verhalten und eine erst wenig bekannte Theorie für die Funktionsabläufe.
Direkte Halbleiter absorbieren Sonnenlicht bereits in Schichtdicken von nur 10µm. Verglichen mit traditionellen Solarzellen aus indirekten Halbleitern sind Zellen aus direkten Halbleitern wesentlich dünner. Diese Dünnschichtzellen werden meist durch Abscheiden aus der Gasphase direkt auf einem Trägermaterial aufgebracht. Dies kann Glas, Metallblech, Kunststoff oder auch ein anderes Material sein. Der aufwändige, im vorigen Kapitel beschriebene Prozess des Zerschneiden von Siliziumblöcken kann also umgangen werden. Mögliche Materialien für Dünnschichtzellen sind amorphes Silizium (a-Si:H), mikrokristallines Silizium (µc-Si:H), Gallium-Arsenid (GaAs), Cadmium-Tellurid (CdTe) oder Kupfer-Indium-(Gallium)-Schwefel-Selen-Verbindungen, sogenannte CIS-Zellen bzw. CIGS-Zellen, wobei hier S für Schwefel oder Selen stehen kann, je nach Zelltyp.
Dünnschichtmodule sollten präzise für deren jeweilige Anwendung ausgewählt werden. Für die Produktion von Strom im großen Stil ist ein hoher Wirkungsgrad erwünscht; auch dafür gibt es mittlerweilen Dünschichtmodule. Wirkungsgrade im Bereich von 20% (19,2 % mit CIS-Solarzellen, siehe 1 (Januar 2006)) sind durchaus möglich. CIS-Dünnfilmmodule erreichen inzwischen die gleichen Wirkungsgrade wie Module aus multikristallinem Silizium (11-12 %, siehe 2). Outdoor-Tests zeigen stabile Wirkungsgrade über mehr als zehn Jahre.
Eine der Stärken der Dünnschichtmodule besteht darin, dass sie nicht auf ein rigides Substrat wie Glas oder Alu angewiesen sind. Bei aufrollbaren Solarzellen für den Wanderrucksack oder eingenäht in Kleider wird ein tieferer Wirkungsgrad in Kauf genommen; der Gewichtsfaktor ist wichtiger als die optimale Lichtumwandlung.
Eine weitere Stärke der Dünnschichtmodulen ist, dass sie einfacher und grossflächiger produziert werden können. Ein Beispiel eines solchen Produktionsverfahrens ist CSG, "Crystalline Silicon on Glass"; es vereint die Vorteile von kristallinem Silizium als Zellenmaterial mit den geringen Kosten der Dünnfilmtechnik. Dabei wird eine weniger als zwei Mikrometer dünne Siliziumschicht direkt auf einen Glasträger aufgebracht; die kristalline Struktur wird nach einer Wärmebehandlung erreicht. Das Aufbringen der Stromführung erfolgt mittels Laser- und Tintenstrahldrucktechnik. Derzeit (2005) ist in Deutschland eine Fabrikationsanlage im Bau. Die Auslieferung der ersten Module wird für 2006 erwartet. (Quelle: CSG Solar) |