Kostengünstige, effiziente Solarzellen
PV-Solarzellen erzeugen Strom aus Licht. Obwohl sie bereits sehr verbessert wurden, haben die heutigen Materialien immer noch einen relativ geringen Wirkungsgrad und hohe Kosten. Das EU-finanzierte Projekt NANOCIS (Development of a new generation of CIGS-based solar cells) hat ein Forscher-Austauschnetz geschaffen, um das Problem anzugehen. Die Studienziele waren die Entwicklung neuer, kostengünstiger Materialien mit vielversprechend hohen Wirkungsgrade um 63%. Die Forschung konzentrierte sich auf Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid-Zellen (CIGS), die durch Abscheidung einer Schicht der Halbleitermaterialien auf Glas oder Kunststoff hergestellt werden. Solche Zellen bieten zahlreiche Vorteile, dazu gehört ein relativ dünner, flexibler aber stark lichtabsorbierender Halbleiterfilm. Das Projekt untersucht den Entwurf, Herstellung und Eigenschaften von CIGS und anderen Kandidatenmaterialien, während neue Konzepte für die PV-Konversion in elektrischen Strom getestet werdeb. Mithilfe von Quantenmodellierung bewertete und bestimmte das Team die Struktur verschiedener neuer Materialien, die auf ein Zwischenlichtband empfindlich reagieren. Die Arbeit führte auch zur Berechnung der Backscatter und anderer optischer Eigenschaften der Materialien. Aus der Forschung ergaben sich Listen geeigneter Kandidaten und Verfahren zur Aufbringung der erforderlichen Schichten auf einer Oberfläche aufgebracht. Das Konsortium experimentierte mit verschiedenen Kombinationen. Das Team entschied sich für die Galvanotechnik. Überlegene in vielerlei Hinsicht verspricht Galvanotechnol die Möglichkeit, qualitativ hochwertige Komponenten zu Kosten herzustellen, die um 50% niedriger liegen als Alternativen. Das Verfahren liefert auch eine schnelle, zuverlässige Produktion einer effizienten PV-Schicht. Die Forscher haben die Galvanotechnik auch an andere Materialien angepasst. Dazu gehören Absorber. Weiterhin haen sie die Synthese von Pufferschichten betrachtet. Eine Zinkverbindung (ZnO:CL) wurde für die optische Fensterschicht ausgewählt. Das Material kann einfach aufgetragen werden, wenn es mit einem organischen Lösungsmittel kombiniert wird und besitzt eine ausreichende Transparenz und Stabilität. Mit den getesteten Materialien und Methoden produzierte das Konsortium eine PV-Zelle im Labormaßstab. Die Vorrichtung hatte einen sehr schlechten Wirkungsgrad, doch das Team stellte, fest, dass der begrenzende Faktor die Glühtemperatur während der Herstellung war. Die Gruppe testete und charakterisierte viel versprechende Materialien auf Nanophosphorbasis. Auf der Grundlage der Tests war das NANOCISProjekt in der Lage, den Architekturentwurf für künftige PV-Vorrichtungen zu optimieren. Die Arbeit verspricht eine neue Generation von billigen, hocheffizienten Solarzellen.
Schlüsselbegriffe
Solarzellen, Photovoltaik, Abscheidungsverfahren, NANOCIS, CIGS, Halbleiter
