CIGS-Dünn­schicht­solar­module für den Außen­ein­satz

Auf dem Freifeld-Teststand des PVcomB erfasst eine Arbeitsgruppe die Erträge von CIGS-Modulen unter realen Bedingungen. (Bild: HZB)

Dünnschicht-Solarmodule auf Basis von Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid-Verbindungen, kurz CIGS, sind hocheffizient, kosten­günstig und vielseitig einsetzbar. Insbesondere können sie auf Grund ihrer besonderen Eigenschaften nicht nur auf Dächern, sondern auch an Gebäude­fassaden eingesetzt werden. Die bauwerkintegrierte Photo­voltaik (auf Englisch: Building-integrated Photovoltaic, BIPV) bietet vielfältige neue ästhetische Ge­stal­tungs­­möglichkeiten. Dadurch lassen sich viele Flächen, besonders in Städten, neu er­schlie­ßen.

Nachdem in vielen Projekten der Wirkungsgrad im Vordergrund steht, geht es dem im Herbst 2017 gestarteten MyCIGS Projekt darum, den Energie­ertrag unter realen Bedingungen im Außen­einsatz zu optimieren. Hierfür sind neben dem Wirkungs­grad zusätzliche Eigenschaften wie die Temperatur­koeffizienten und die Leistung bei geringer oder diffuser Beleuchtung entscheidend. Auch beim Einsatz von CIGS-Modulen an Fas­saden und Gebäuden spielen diese Faktoren eine große Rolle.

Koordiniert wird das mit rund 3,4 Millionen Euro vom BMBF geförderte Verbundvorhaben vom CIGS-Modul­hersteller Avancis. Das Photovoltaik-Kompetenzzentrum (PVcomB) am Helmholtz-Zentrum Berlin bringt seine Expertise in das bis September 2020 laufende Projekt ebenso ein wie die AG Energie- und Halbleiter­forschung am Institut für Physik der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg und der Lehrstuhl für Elektronik und der Ener­gie­techno­logie am Department Werkstoff­wissen­schaften der Friedrich-Alexander-Uni­versität Erlangen-Nürnberg.

„Am PVcomB haben wir langjährige Erfahrungen mit der Charakte­risierung und Opti­­mie­rung von CIGS-Dünn­schichten“, erklärt Dr. Reiner Klenk, der für MyCIGS am PVcomB zuständig ist. Mit den zahlreichen am PVcomB etablierten Mess­methoden können zentrale Parameter wie Temperatur­koeffizienten und Schwach­licht­verhalten auf physi­ka­lische Prozesse im Solarmodul zurückgeführt werden. Das Forschungsprojekt passt her­vor­ragend zur Strategie des PVcomB, über die Herstellungs­technologien hinaus neue Schwer­punkte im Bereich der Verkap­selung, Zuverlässigkeit, Freifeld-Messung und Ge­bäu­de­­inte­gration zu setzen.

So wurde gerade im Rahmen des Helmholtz-Zukunftsprojekts Energie­system­integration eine neue Arbeits­gruppe gegründet, die von Carolin Ulbrich geleitet wird. Auf einem Freifeld-Teststand des PVcomB kann diese Arbeits­gruppe nun die Energie­erträge realer CIGS-Module messen sowie Daten zur lokalen Einstrahlung und Temperatur erheben.

In der Herstellung einzelner Schichten in Solar­modulen verwenden Avancis und PVcomB unterschiedliche Technologien und Materialien. Dabei können einzelne Schichten der Projekt­partner auch miteinander kombiniert werden. Dadurch entsteht eine breitere Daten­basis, mit der sich der Einfluss der Herstellung auf den Ertrag besser beurteilen lässt.

MyCIGS profitiert außerdem von dem aktuellen Solar-era.net Projekt „Pearl TF-PV“, in dem das PVcomB zusammen mit deutschen, nieder­ländischen und österreichischen For­schungs­­institutionen, Modul­herstel­lern und Solar­kraftwerks­planern seine Kom­pe­­ten­zen in der Fehler­analyse von CIGS-Solar­modulen stärkt. (Quelle: Avancis / HZB / vip-journal.de)

Links: White Paper for CIGS Thin-Film Solar Cell TechnologyHelmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, PVcomBAvancis GmbH

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