Nach drei Jahren Forschung hat Maschinenbauer Manz im Rahmen der Innovationsallianz Photovoltaik die Herstellung von CIGS-Dünnschicht-Solarmodulen möglicherweise entscheidend vorantreiben können. Dadurch könnte die Technologie zu kristallinen Solarmodulen aufschließen.
Der Photovoltaik-Maschinenbauer Manz mit Sitz im baden-württembergischen Reutlingen hat das Projekt CIGSfab beendet. Dieses hatte zum Ziel, die Herstellung von Dünnschichtmodulen besser und preiswerter zu machen. „Mit den im Forschungsprojekt CIGSfab neuentwickelten Maschinen und optimierten Prozessen können wir die Herstellungskosten von Dünnschicht-Modulen um rund zehn Prozent reduzieren“, sagt Bernhard Dimmler von der Manz Gruppe, der das Forschungsprojekt koordiniert. Das Vorhaben hat mehr als zwölf Millionen Euro gekostet. Die Hälfte davon hat Manz übernommen, die zweite Hälfte kam vom Bundesumweltministerium.
Der Photovoltaikmarkt wird derzeit überwiegend von kristallinen Siliziummodulen geprägt, die bislang über einen höheren Wirkungsgrad verfügen. Dünnschichtmodule zeichnen sich aber durch einen besonders geringen Materialeinsatz und eine kostengünstige Fertigung aus. Im Gegensatz zu kristallinen Silizium-Solarzellen wird bei der Herstellung von CIGS-Dünnschicht-Solarmodulen die Halbleiterverbindung bestehend aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen auf ein Glassubstrat aufgedampft. Zusammen mit dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) ist es den Manz-Experten nun unter anderem gelungen, die Geschwindigkeit der Beschichtungsprozesse bei der Modulproduktion zu verdoppeln und den Materialaufwand bei der Beschichtung weiter zu reduzieren. „Durch das Forschungsprojekt CIGSfab macht die Dünnschicht-Photovoltaik im Kopf-an-Kopf-Rennen hinsichtlich des Wirkungsgrads mit kristallinen Solarmodulen weiter Boden gut, und das bei deutlich geringeren Herstellkosten“, erklärt Dimmler.
Abscheideprozess verbessert
Das Forscherteam wollte mit dem Projekt Produktivität und Qualität verbessern sowie die Kosten der Herstellung bei CIGS-Modulen senken. Die Wissenschaftler konnten den Abscheideprozess für die CIGS-Schicht demnach um den Faktor zwei steigern. Dadurch würde in einer großen Fabrik nur noch die Hälfte der Produktionsanlagen benötigt. Die Abscheidung der Pufferschicht, die bisher im Einzelprozessverfahren erfolgte, wurde zu einem Durchlaufprozess weiter entwickelt. Somit werde künftig eine kontinuierliche Prozessführung möglich sein. Die Anlagenkosten konnten zudem etwa halbiert und die Herstellungskosten der neuen Maschinen um zehn Prozent gesenkt werden. Außerdem konnte der Modulwirkungsgrad durch Lasertechnik um 0,5 Prozentpunkte verbessert. (nhp)