14.12.2019
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18.03.2019

Innovation & Forschung

CIGS: Schlüsseltechnologie für Photovoltaik

Ein neues Whitepaper der Forschungsinstitute ZSW und HZB zeigt: CIGS-Dünnschicht-Solarzellen besitzen großes Potenzial für Klimaschutz und Wirtschaftswachstum. Sie sind kosten- und leistungseffizient und erlauben außerdem auch eine ästhetisch anspruchsvolle Gestaltung in Gebäuden und Fahrzeugen. Damit hat CIGS erhebliche Vorteile gegenüber anderen Technologien.

CIGS: Schlüsseltechnologie für Photovoltaik zoom
Fassade mit integrierten CIGS-Dünnschicht-Solarmodulen am Institutsgebäude des ZSW in Stuttgart.

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-Photovoltaik-Technologien mit einem Zellwirkungsgrad von 23,35 Prozent auf der Zelle und 17,5 Prozent auf der Modulebene. Die Produktionskosten von CIGS sind im Vergleich zu anderen Photovoltaik-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.

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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 Photovoltaik-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, zum Beispiel Elektroautos, Bussen, Lastwagen, Schiffen oder Zügen, angebracht werden.

In Bezug auf die Umweltauswirkungen schneidet CIGS auch im Vergleich mit anderen Solarzell-Technologien hervorragend ab. Der CO2-Fußabdruck beträgt nur zwölf bis 20 Gramm CO2-Äquivalent pro Kilowattstunde, was deutlich unter dem von kristallinem Silizium (50 bis 60 Gramm) und natürlich deutlich unter dem von fossilen Technologien (700 bis 1.000 Gramm) liegt. Die energetische Amortisationszeit beträgt weniger als zwölf Monate und ist damit ebenfalls deutlich geringer als bei kristallinem Silizium (zwölf 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.

Potenzial der CIGS-Technologie

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.

Um dieses einzigartige Ökosystem zu nutzen und das enorme Potenzial von CIGS neben anderen Photovoltaik-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 Photovoltaik, insbesondere die Dünnschicht-Photovoltaik, die globale Energiewende vorantreiben kann.

Über das ZSW

Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) gehört zu den führenden Instituten für angewandte Forschung auf den Gebieten Photovoltaik, regenerative Kraftstoffe, Batterietechnik und Brennstoffzellen sowie Ener-giesystemanalyse. An den drei ZSW-Standorten Stuttgart, Ulm und Widderstall sind derzeit rund 260 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker beschäftigt. Hinzu kommen 90 wissenschaftliche und studentische Hilfskräfte. 

Das ZSW ist Mitglied der Innovationsallianz Baden-Württemberg (innBW), einem Zu-sammenschluss von dreizehn außeruniversitären, wirtschaftsnahen Forschungsinstituten

Über das HZB

Am Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) werden komplexe Materialsysteme untersucht, die dazu beitragen, die Energiewende zu bewältigen. Zum HZB-Portfolio gehören Solarzellen, solare Brennstoffe, Thermoelektrika sowie Materialien für neue energieeffiziente Informationstechnologien (Spintronik). Die Forschung an diesen Energie-Materialien ist eng an den Betrieb und die Weiterentwicklung der Photonenquelle Bessy II geknüpft. Ein wichtiger Forschungsansatz liegt dabei auf Dünnschichttechnologien. Am HZB sind 1150 Mitarbeitende beschäftigt.

Quelle: UD/pm
 

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