Photovoltaik-Forschung: Neues Trägermaterial von DuPont ermöglicht 13,8 % Rekordwirkungsgrad für flexible CdTe-Solarzellen

Mitarbeiter der Empa, führendes Institut für Materialforschung und Technologieentwicklung im schweizerischen Dübendorf, haben mit Hilfe dieses "Kapton"-Films einen Wirkungsgrad von 13,8 % erzielt und damit ihren früheren Weltrekord von 12,6 % nochmals übertroffen. Damit nähert sich der Wirkungsgrad von Solarzellen mit Kunststoff-Substrat dem von Glas-Substraten an.

Flexible Solarmodule für die gebäudeintegrierte Photovoltaik

"Kapton"-Filme sind mehr als 100-mal dünner und 200-mal leichter als das üblicherweise verwendete Glas. Damit bieten sie wichtige Vorteile bei der Umstellung von CdTe-Solarmodulen mit steifem Glasträger auf flexible Module auf Folienbasis. Durch kosteneffiziente Herstellungsprozesse im Rolle-zu-Rolle-Verfahren lassen sich hohe Durchsatzraten bei der Herstellung flexibler Solarzellen auf Kunststoff-Trägermaterialien erzielen. Diese neuen "Kapton"-Filme können deutlich dünnere und leichtere flexible Solarmodule ermöglichen, die einfacher zu handhaben und installieren sind, so dass sie sich sehr gut für Anwendungen in der gebäudeintegrierten Photovoltaik (BIPV, Building Integrated Photovoltaics) eignen.

Flexiblere Konstruktionen und niedrigere Gesamtsystemkosten
"Anstatt schwere, bruchgefährdete Glasmodule auf großen Lkw zu transportieren und per Kran auf das Hausdach zu heben, würden sich leichte und flexible folienbasierte Module für den Transport einfach aufrollen und über die Treppen hochtragen lassen", kommentiert Dazu Robert G. Schmidt, New Business Development Manager Photovoltaics bei DuPont Circuit & Packaging Materials. "Angesichts des von der Empa erreichten Rekordwirkungsgrads glauben wir, dass dieses flexible, leichte und widerstandsfähige Material die Photovoltaik-Industrie revolutionieren kann, denn es ermöglicht flexible Konstruktionen und eine Senkung der Gesamtsystemkosten."
   
Das Empa Laboratorium für dünne Schichten und Photovoltaik arbeitet in der Forschung und Entwicklung von hoch effizienten Dünnschicht-Solarzellen. Dabei liegt das Hauptaugenmerk auf neuen Konzepten zur Verbesserung der Leistung der Solarzellen, Vereinfachung des Produktionsprozesses und Verbesserung der Zellenstruktur für Solarzellen der nächsten Generation mit höherer Effizienz bei geringeren Kosten.

Wirkungsgradrekorde bei Solarzellen auf Glas und Kunststoff-Folie
Mit der Entwicklung und Optimierung eines Niedertemperatur-Abscheidungsprozesses (<450  C) für hoch effiziente CdTe-Solarzellen auf Glas (Wirkungsgrad: 15,6 %) und Kunststofffolie (Wirkungsgrad: 12,6 %) ist den Forschern ein Durchbruch gelungen. Aber auch nach ihrem bereits erreichten Weltrekord für flexible CdTe-Solarzellen suchten sie weiter nach Werkstoffen, die weitere Fortschritte erwarten lassen.

Neue Kapton-Film besitzen höhere Lichtdurchlässigkeit
"Die Suche nach einer transparenten Folie, die den hohen Verarbeitungstemperaturen standhält, hat uns zunächst vor eine große Herausforderung gestellt. Aber die neuen "Kapton" Colorless Polyimide Filme besitzen neben der erforderlichen Temperaturstabilität eine höhere Lichtdurchlässigkeit als vergleichbare Produkte. Damit konnten wir unseren früheren Weltrekord für die Energieeffizienz flexibler CdTe-Solarzellen noch überbieten", so Prof. Dr. Ayodhya N. Tiwari, Leiter des Empa-Forschungslabors.
"Auf dem Weg hin zur Netzparität können Werkstoffe einen entscheidenden Beitrag zur stetigen Verbesserung des Wirkungsgrades leisten. Es sind jedoch weitere Entwicklungen hinsichtlich Kostensenkung und Modulstabilität erforderlich."
Auf der 26. European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, die vom 5. bis 9. September in Hamburg stattfindet, wird die Empa die vollständigen Ergebnisse dieser Studie präsentieren.
Derzeit nimmt DuPont Anfragen für Muster der neuen "Kapton" Colorless Polyimide Film für flexible CdTe-Substrat-Strukturen für Versuche entgegen. Die Kommerzialisierung ist für 2012 geplant. Weitere "Kapton" Typen sind in der Entwicklung, um den Wirkungsgrad und die Lebensdauer von Photovoltaik-Modulen weiter zu erhöhen, die Gesamtsystemkosten zu reduzieren und der Branche zu helfen, die angestrebte Netzparität schneller zu erreichen.

06.06.2011 | Quelle: DuPont Photovoltaic Solutions  | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH