28. Jan 2016

Gebäudeintegrierte CIGS-Dünnschichtphotovoltaik mit 500 Quadratmetern Modulfläche ©Bild: Manz AG

Flexible CIGS-Module ©Bild: ZSW

ZSW und HZB: Dünnschicht-Photovoltaik holt auf

(ZSW) Der überwiegende Teil derPhotovoltaikanlagen weltweit ist mit Solarzellen aus kristallinem Silizium bestückt. Dank bedeutender Fortschritte in der CIGS-Dünnschichttechnologie könnte sich dies künftig ändern. Zu diesem Schluss kommt eine Untersuchung des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB).


Die Untersuchung wurde gemeinsam mit internationalen Experten aus Forschung und Industrie durchgeführt.

Grosse Chancen für Solarindustrie in Europa
Die CIGS-Dünnschichttechnologie als am weitesten entwickelte Silizium-Alternative mit den höchsten Wirkungsgraden wird derzeit immer effizienter und preiswerter. Die Zeit für Unternehmen, hier Produktionskapazitäten auszubauen, sei gerade besonders günstig. Für die Solarindustrie in Europa eröffnen sich dadurch grosse Chancen, so die Partner in einem White Paper.

Die Zahlen sind beeindruckend: Im Jahr 2015 wurden weltweit 52 Gigawatt Solarstromleistung neu installiert – ein neuer Rekord. Insgesamt beträgt die global installierte Leistung mindestens 220 Gigawatt. Die jährliche Nachfrage soll in den nächsten Jahren auf über 100 Gigawatt steigen, die Überkapazitäten schwinden. Das macht bald neue Solarfabriken nötig.

Annäherung an Silizium-PV
Der Platzhirsch unter den Photovoltaiktechnologien mit einem überragenden Marktanteil von über 90 Prozent ist immer noch die multikristalline Silizium-PV. Die Fortschritte der Dünnschicht-Photovoltaik auf Basis von Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) lassen aber aufhorchen. Nach dem Eintritt in die Massenproduktion im Gigawattmassstab inklusive schlüsselfertiger Produktionsanlagen purzeln aktuell die Rekorde.

Während multikristalline Siliziumzellen heute Wirkungsgrade von 21.3 Prozent erreichen, kommen CIGS-Solarzellen inzwischen schon auf 22.3 Prozent. Bei den Modul-Wirkungsgraden ist die Silizium-PV nur noch geringfügig besser, die beiden Technologien liegen mit 15 bis 17 Prozent Effizienz nah beieinander. Die Produktionskosten der CIGS-Module sind mittlerweile sogar auf das Niveau der Siliziumtechnologie gesunken – 40 US-Cent pro Watt.

Deutlich bessere Werte möglich
Da die Produktionskapazitäten der recht jungen Dünnschicht-PV noch nicht so gross sind wie bei ihrer Konkurrenz, sind nach einem Ausbau deutlich bessere Werte möglich. Wirkungsgrade von 18 Prozent und mehr sowie Kosten von rund 25 US-Cent pro Watt sind laut Aussagen der Industrie bei CIGS-PV-Fabriken mit einer jährlichen Kapazität von 500 bis 1‘000 Megawatt erreichbar. Die konkurrenzfähigen Kosten stellen sich, anders als bei der Silizium-PV, bereits bei einem vergleichsweise geringen Produktionsvolumen ein. Für Investoren bedeutet das deutlich niedrigere Einstiegsinvestitionen.

Stärkere Konkurrenz für multikristalline Silizium-Module
Die Dünnschicht-Technologie besitzt darüber hinaus technische Vorteile: Die Module liefern höhere Erträge unter Schwachlichtbedingungen. Der geringere Energie- und Materialverbrauch bei der Herstellung hat zudem kürzere Energierücklaufzeiten zur Folge – es muss weniger Energie aufgewendet werden, um die Module herzustellen. Auch die höhere Schattentoleranz ist ein Pluspunkt für Anlagenbesitzer. Da die Module homogen erscheinen, lassen sie sich optisch attraktiv in Hausdächern oder Fassaden integrieren. Auch flexible Varianten, die mit der hohen CIGS-Effizienz punkten können, werden entwickelt.

„Solarstrommodule auf Basis von Silizium werden noch eine Weile den übergrossen Marktanteil besitzen“, sagt ZSW-Vorstand Prof. Dr. Michael Powalla. „Die Chancen für die CIGS-Dünnschichtphotovoltaik sind aber wieder gestiegen.“ Gerade für Modulhersteller und den Anlagen- und Maschinenbau in Deutschland und Europa sei das jetzt eine Chance.

Die neuen Informationen hat eine Allianz aus 25 internationalen CIGS-Experten mit Michael Powalla und seinem Kollegen Prof. Dr. Rutger Schlatmann vom HZB zusammengetragen und in einem vierseitigen White Paper (auf Englisch) >> veröffentlicht.

Text: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)

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