Dünnschicht-Photovoltaik
PV-Technologien, bei denen nur wenige Mikrometer dicke Absorberschichten auf Glas, Metall oder Kunststoff abgeschieden werden, vor allem Cadmiumtellurid, CIGS und amorphes Silizium.
Dünnschichtzellen nutzen Absorber mit direkter Bandlücke, die das Sonnenlicht in Schichten von 1–5 µm einfangen, rund hundertmal dünner als ein Siliziumwafer. Die Schichten werden durch Aufdampfen oder Sputtern auf ganze Glasscheiben aufgebracht, Laserschnitte erzeugen die monolithische Serienverschaltung.
- CdTe (Cadmiumtellurid): die einzige Dünnschichttechnik im großen Maßstab, angeführt von First Solar. Serienmodule erreichen etwa 19–20 %, der Laborrekord für Zellen liegt bei rund 23 %.
- CIGS (Kupfer-Indium-Gallium-Selenid): Laborzellen etwa 23,6 %, Serienmodule 14–18 %; verbreitet in flexiblen Produkten.
- Amorphes Silizium: Module mit 6–9 %, heute fast nur noch in Unterhaltungselektronik.
Anfang der 2020er-Jahre machte Dünnschicht etwa 4–5 % der weltweiten PV-Produktion aus (Fraunhofer ISE Photovoltaics Report). Für sie sprechen ein niedrigerer Temperaturkoeffizient (CdTe etwa −0,28 bis −0,32 %/°C), gute Leistung bei diffusem Licht und Hitze, wenig graue Energie und eine kurze energetische Amortisationszeit, in sonnigen Regionen oft unter einem Jahr. Dagegen sprechen der geringere Wirkungsgrad, der die flächenabhängigen Systemkosten erhöht, und Sorgen um die Versorgung mit Tellur und Indium. Perowskite sind eine aufkommende Dünnschichtklasse.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Perowskit-Solarzelle
Solarzelle mit einem Absorber aus einer Metallhalogenid-Verbindung mit Perowskit-Kristallstruktur: einstellbare Bandlücke, günstige Herstellung und ungewöhnlich schnelle Fortschritte beim Wirkungsgrad.
- Monokristallines Silizium
Silizium, das als durchgehender Einkristall gezogen wird, meist nach dem Czochralski-Verfahren; der Wafertyp mit dem höchsten Wirkungsgrad, der die Photovoltaik heute dominiert.
- Temperaturkoeffizient
Prozentuale Änderung von Leistung, Spannung oder Strom eines PV-Moduls je Grad Celsius Abweichung der Zelltemperatur von 25 °C.
- Energetische Amortisationszeit
Die Zeit, die eine Energieanlage laufen muss, um so viel Energie zu erzeugen, wie für Herstellung, Installation und Rückbau aufgewendet wurde.
- Lebenszyklusemissionen
Die gesamten Treibhausgasemissionen eines Produkts oder Energieträgers über den vollständigen Lebensweg, von der Rohstoffgewinnung und Herstellung über den Betrieb bis zum Rückbau.