Neue Dünnschichtzellen für die Photovoltaik

In diesem EU-Projekt trieben 24 europäische Partner aus Wissenschaft und Industrie vier Jahre lang die Entwicklung und Anwendung photovoltaischer Dünnschichtzellen voran. Zusammen mit der University of Northumbria at Newcastle und dem Berliner Hahn Meitner Institut übernahm das IZT das Subprojekt: "Sustainability, Training and Mobility". Aufgabe des IZT war es, nicht nur bei der Markteinführung dieser Technologie, sondern bereits im Forschungs- und Entwicklungsprozess die Nachhaltigkeitseffekte zu prüfen und zu optimieren (z.B. Ökobilanzen erstellen, Arbeitsplatzeffekte abschätzen, Markteinführungsszenarien erarbeiten).
Fortgeschrittene Dünnschichttechnologie 2014 in Berlin. © Helmholtz-Zentrum Berlin
Advanced Thin Film Technologies for Cost Effective Photovoltaics
2006 - 2010
Europäische Kommission DG Research

Beschreibung

Bei diesem Projekt handelt es sich um ein sogenanntes "Intergrated Project" im Rahmen des 6. Forschungsrahmenprogramms der EU. 24 internationale Partner aus Wissenschaft und Industrie werden in den nächsten vier Jahren die Entwicklung und Markteinführung von Solarzellen der zweiten Generation - die sogenannten Dünnschichtzellen - erforschen. Dünnschichtzellen benötigen bei ihrer Herstellung sehr wenig Material und Energie. Gleichzeitig zählt die Kostensenkung von Solarzellen zu den zentralen Herauforderungen der modernen Photovoltaik und wird den globalen Wettbewerb um diese Schlüsseltechnologie der Zukunft entscheiden. Zusammen mit den derzeitigen Engpässen beim Siliziumangebot bei anhaltender hoher Nachfrage, kommt der Dünnschichttechnologie eine wegweisende Bedeutung zu.

Koordiniert vom Hahn-Meitner-Institut werden Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus 11 europäischen Ländern zwei aussichtsreiche Technologiepfade der Dünnschichtzellen weiterentwickeln, in die industrielle Fertigung überführen und entsprechende Produkte am Markt positionieren.

Zum einen handelt es sich um die sogenannte CI(G)S-Technologie bei der statt Silizium eine auf ein Substrat (Glas, Metall oder Folie) aufgebrachte sehr dünne Halbleiterschicht aus den Elementen Kupfer, Indium und Selen bzw. Schwefel zur Absorption der Sonnenstrahlung genutzt wird. Schichten mit diesen Elementen können bei gleicher Schichtdicke wesentlich mehr Sonnenlicht nutzen als Silizium, so dass bereits Schichtdicken von wenigen Mikrometern ausreicht. Damit können in der Produktion von CIS-Zellen erhebliche Material- und Energieeinsparungen mit entsprechenden Kostenreduktionen realisiert werden.

Zum anderen handelt es sich um so genannte mikromorphe Dünnschichtzellen welche als Tandem- oder Stapelzellen unterschiedliche Absorptionsspektren kombinieren. Sie sind damit in der Lage, ein breiteres Spektrum des Sonnenlichts zu nutzen und entsprechend höhere Wirkungsgrade zu erreichen. Diesen bereits im Labormasstab erfolgreich hergestellten Typ zur Marktreife zu bringen, ist ein weiteres zentrales Ziel des ATHLET Projekts.

Zusammen mit der University of Northumbria at Newcastle und dem Berliner Hahn Meitner Institut hat das IZT das Subproject VI: "Sustainability, Training and Mobility" übernommen. Aufgabe des IZT ist es dabei, nicht erst bei der Markteinführung der Dünnschichttechnologie ihre ökologischen und sozio-ökonomischen Wirkungen zu berücksichtigen, sondern bereits im Forschungs- und Entwicklungsprozess die Nachhaltigkeitseffekte zu prüfen, zu bewerten und zu optimieren. Dabei wird das IZT mit Hilfe ökobilanzieller Analysen eine informatorische Grundlage für die Material- und Energieströme schaffen, welche von allen Konsortialpartner genutzt wird und den Ausgangspunkt für die Bewertung und Optimierung der Nachhaltigkeitseffekte darstellt. Im Zuge des weiteren Projektverlaufes und der einhergehenden Technologieentwicklung wird das IZT mögliche Marktzugänge der Dünnschichttechnologie durch Implementationsszenarien unterstützen. Dafür werden die erfassten Nachhaltigkeitseffekte mit bereits bestehenden Technologie Roadmaps und Szenarien zu PV zusammengeführt und zu einer optimierten Strategie zur Einführung der Dünnschichttechnologie auf dem Markt gebündelt.

Neben Ressourceneinsatz und energetischer Amortisation werden dabei Arbeitsmarkteffekte sowie Produktions- und Installationskapazitäten Schlüsselkriterien darstellen. Darüber hinaus wird das IZT die für derartige europäische Forschungsprojekte obligatorische Berücksichtigung von Genderaspekten sicherstellen.

Publikationen