CIGS-Dünnschicht-Photovoltaik ist eine Schlüsseltechnologie für die globale Energiewende

Fassade mit integrierten CIGS-Dünnschicht-Solarmodulen am Institutsgebäude des ZSW in Stuttgart.

Fassade mit integrierten CIGS-Dünnschicht-Solarmodulen am Institutsgebäude des ZSW in Stuttgart. © ZSW

Sie können das Whitepaper hier herunterladen: https://cigs-pv.net/download/

Sie können das Whitepaper hier herunterladen: https://cigs-pv.net/download/

Ein neues Whitepaper der Forschungsinstitute ZSW und HZB zeigt: CIGS-Dünnschicht-Solarzellen besitzen großes Potenzial für Klimaschutz und Wirtschaftswachstum. CIGS-Dünnschichtmodule bieten hohe Leistung zu geringen Kosten, und ihre Herstellung benötigt wenig Energie. Außerdem erlauben CIGS-Module auch ästhetisch anspruchsvolle Gestaltungen in Gebäuden und Fahrzeugen. Damit hat CIGS erhebliche Vorteile gegenüber anderen Technologien. Das neue Whitepaper beschreibt Stärken und Einsatzmöglichkeiten von CIGS und die daraus resultierenden großen Chancen auch für die Wirtschaft.

CIGS ist ein Halbleitermaterial aus den Elementen Kupfer, Indium, Gallium und Selen. Seine Eigenschaften sind bemerkenswert: Dünnschicht-Solarzellen auf CIGS-Basis übertreffen alle anderen Dünnschicht-PV-Technologien mit einem Zellwirkungsgrad von 23,35 % auf der Zelle und 17,5 % auf der Modulebene. Die Produktionskosten von CIGS sind im Vergleich zu anderen PV-Technologien in Bezug auf Investitionen und insbesondere auf die Betriebskosten sehr wettbewerbsfähig. Und unter gestalterischen Gesichtspunkten sind CIGS-Module sowohl in der rein schwarzen Standardform als auch in den farbigen oder gemusterten Varianten konventionellen Modulen weit überlegen.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten von CIGS

Diese Eigenschaften ermöglichen den Einsatz von CIGS in einer Vielzahl von Anwendungen, für die andere Technologien ungeeignet wären. Neben Dach- oder Großflächen, bei denen CIGS mit anderen PV-Technologien konkurrenzfähig ist, eignet es sich besonders für die Integration in Gebäude, zum Beispiel als Fassaden-, Fenster- oder Dachmaterial. Beim Einsatz auf flexiblen Substraten wie Stahl oder Polyimid können leichte CIGS-Module auch problemlos auf dem Dach von Fahrzeugen, z.B. Elektroautos, Bussen, Lastwagen, Schiffen oder Zügen, angebracht werden.

CIGS-Module sind recyclingfähig

In Bezug auf die Umweltauswirkungen schneidet CIGS auch im Vergleich mit anderen Solarzell-Technologien hervorragend ab. Der CO2-Fußabdruck beträgt nur 12 bis 20 Gramm CO2-Äquivalent pro Kilowattstunde, was deutlich unter dem von kristallinem Silizium (50 bis 60 g) und natürlich deutlich unter dem von fossilen Technologien (700 bis 1.000 g) liegt. Die energetische Amortisationszeit beträgt weniger als 12 Monate und ist damit ebenfalls deutlich geringer als bei kristallinem Silizium (12 bis 18 Monate). Darüber hinaus kann CIGS mit geringem Aufwand und in hoher Qualität recycelt werden, so dass die anstehenden End-of-Life-Normen in der Europäischen Union und anderen Ländern erfüllt werden können.

Attraktiv für Investoren

Mit diesen Eigenschaften ist CIGS bestens positioniert, um die Anforderungen zukünftiger Energiesysteme zu erfüllen. Für Investoren bietet die CIGS-Technologie daher ein hochattraktives Geschäftsfeld. Mit CIGS ist es möglich, voll integrierte Produktionsanlagen mit hohem Automatisierungsgrad zu bauen. Und es gibt weiteres Potenzial für Kostensenkungen, insbesondere bei den Betriebskosten. Europa verfügt über Lieferanten für modernste Produktionsanlagen sowie über exzellente CIGS-Forschungseinrichtungen, die untereinander bestens vernetzt sind, und bietet damit ein ideales „Ökosystem“ für die Weiterentwicklung dieser Technologie.

Ausbauziele für PV jetzt erhöhen

Um dieses einzigartige Ökosystem zu nutzen und das enorme Potenzial von CIGS neben anderen PV-Technologien sowohl für den Klimaschutz als auch für die Wirtschaft zu heben, brauchen wir günstige politische Rahmenbedingungen. Die Ausbauziele für die Photovoltaik  auf deutscher und europäischer Ebene müssen erhöht und regulatorische Barrieren wie der 52-Gigawatt-Deckel beseitigt werden, damit die PV, insbesondere die Dünnschicht-PV, die globale Energiewende vorantreiben kann.

ZSW/HZB

Das könnte Sie auch interessieren

  • Netzwerktag der Allianz für Bauwerkintegrierte Photovoltaik am 14.02.
    Nachricht
    06.02.2023
    Netzwerktag der Allianz für Bauwerkintegrierte Photovoltaik am 14.02.
    Der 2. Netzwerktag der Allianz BIPV findet statt am 14.02.2023 von 10 bis 16 Uhr statt. Das HZB, Mitglied in der Allianz BIPV, freut sich, Gastgeber des branchenweiten Austausches zu sein. Neben Praxiserfahrungen von Vertretenden aus Architektur, Fassadenbau und angewandter Forschung steht der direkte Austausch und die Diskussion im Vordergrund.

  • Stabilität von Perowskit-Solarzellen erreicht den nächsten Meilenstein
    Science Highlight
    27.01.2023
    Stabilität von Perowskit-Solarzellen erreicht den nächsten Meilenstein
    Perowskit-Halbleiter versprechen hocheffiziente und preisgünstige Solarzellen. Allerdings reagiert das halborganische Material sehr empfindlich auf Temperaturunterschiede, was im normalen Außeneinsatz rasch zu Ermüdungsschäden führen kann. Gibt man jedoch eine dipolare Polymerverbindung zur Vorläuferlösung des Perowskits hinzu, verbessert sich die Stabilität enorm. Dies zeigt nun ein internationales Team unter der Leitung von Antonio Abate, HZB, im Fachjournal Science. Die so hergestellten Solarzellen erreichen Wirkungsgrade von deutlich über 24 Prozent, die selbst bei dramatischen Temperaturschwankungen zwischen -60 und +80 Grad Celsius über hundert Zyklen kaum sinken. Das entspricht etwa einem Jahr im Außeneinsatz.

  • Neue Mikroskopiemethode liefert Echtzeitvideos aus dem Mikrokosmos
    Science Highlight
    18.01.2023
    Neue Mikroskopiemethode liefert Echtzeitvideos aus dem Mikrokosmos
    Ein Wissenschaftsteam unter Leitung von Forschenden des Max-Born-Instituts in Berlin, des Helmholtz-Zentrums Berlin, des Brookhaven National Laboratory (USA) und des Massachusetts Institute of Technology (USA) hat eine neue Methode entwickelt, um mit starken Röntgenquellen Videos von Fluktuationen in Materialien auf der Nanoskala aufzunehmen. Die Methode ist in der Lage, scharfe, hochauflösende Bilder zu machen, ohne das Material durch zu starke Belichtung zu beeinträchtigen. Dafür entwickelten die Wissenschaftler*innen einen Algorithmus, der in unterbelichteten Aufnahmen Muster erkennen kann. Im Fachjournal Nature beschreiben sie die Methode des Coherent Correlation Imaging (CCI) und stellen Ergebnisse für Proben aus dünnen magnetischen Schichten vor.