Wenn Solarzellen gedopt werden
Flexible Dünnschichtsolarzellen, die sich sozusagen Rolle zu Rolle produzieren lassen, sind eine viel versprechende Möglichkeit zu günstigem Solarstrom kommen. Wissenschaftler der Empa erzielten nun einen Durchbruch auf dem Weg zur Industrialisierung von Cadmiumtellurid-Solarzellen (CdTe) auf Metallfolie: Sie konnten den Wirkungsgrad von steigern, indem sie die Zellen mit Kupfer dotierten.
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CdTe-Solarzellen auf einer flexiblen Metallfolie, daneben der Aufbau der Zelle. in einer Nahaufnahme.
Cadmiumtellurid-Solarzellen (CdTe) sind zwar im Vergleich zu den marktführenden siliziumbasierten Solarzellen günstiger herzustellen, haben aber einen entscheidenden Nachteil: Sie sind auf ein transparentes Trägermaterial wie Glas angewiesen, weil ansonsten die Sonne nicht bis zur lichtabsorbierenden Schicht vordringt.
Liesse sich der mehrschichtige Aufbau der CdTe-Solarzelle umkehren, könnte man auf starre Trägermaterialien verzichten und stattdessen flexible Folien, etwa aus dünnschichtigem Metall, verwenden. Dadurch würden die Produktionskosten weiter gesenkt, weil sie wenig Material benötigen und in hohen Mengen günstig auf Rollen hergestellt werden können. Allerdings fiel bislang der Wirkungsgrad der CdTe-Solarzellen auf Metallfolie äusserst bescheiden aus.
Den Empa-Forschern ist es nun aber gelungen, die Effizienz der CdTe-Solarzellen auf Metallfolie zu erhöhen, indem sie eine genau dosierte Kupferschicht auf die CdTe-Schicht aufgedampft haben – ein Prozess, der Doping genannt wird. Die Forscher konnten so die Effizienz, also den Anteil des Sonnenlichts, der in Strom umgewandelt wird, von unter 8 auf 11,5 Prozent steigern. Zwar liegt die Stromausbeute der CdTe-Solarzellen auf Metallfolien laut der Empa noch immer zu tief. Die Forscher glauben aber, dass sie mit der Doping-Methode die Effizienz mittelfristig auf 15, langfristig sogar auf 20 Prozent steigern können. Als nächstes wollen sie die Fensterschicht über dem CdTe dünner machen. Dadurch würde diese weniger Licht absorbieren und mehr Sonne in die CdTe-Schicht durchlassen. (ffi/sda)
