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Neuartige Duennschicht-Solarzelle mit Wirkungsgradrekord von 13,7%
Die intensive Erforschung neuer Materialklassen fuer Solarzellen ist wieder ein Stueck vorangekommen: Mit einem Wirkungsgrad von 13,7 Prozent konnte am Hahn-Meitner-Institut bei einer neuartigen Duennschicht-Solarzelle ein weltweit neuer Spitzenwert erreicht werden. Der bisherige Bestwert fuer diesen Zellentyp lag bei 11,6 Prozent. Dabei ist nicht allein der erreichte Wirkungsgrad bemerkenswert, da er von herkoemmlichen Silizium-Solarzellen noch uebertroffen wird. Die Besonderheit liegt in der Anwendung einer Duennschicht-Technologie, deren industrieller Einsatz ein grosses Potential fuer Kosteneinsparungen bietet. Ein weiterer Vorteil ist die Verwendung weitgehend ungiftiger Materialien.
Fuer die Umwandlung von Licht in elektrischen Strom wurden in der neuen Solarzelle Halbleitermaterialien verwendet, deren aktive Komponenten im wesentlichen aus den chemischen Elementen Kupfer, Zink, Selen, Indium und Sauerstoff bestehen. Bei dem aus insgesamt vier Schichten aufgebauten Zellentyp bestehen die drei photoaktiven Schichten aus Zink-Sauerstoff-, Zink-Selen- und Kupfer-Indium-Selen-Verbindungen. In Fachkreisen ist fuer diese Systeme der Begriff CIS-Zelle (fuer Kupfer-Indium-Selenid) gepraegt worden.
Neu an dem Zellentyp ist die Verwendung von Zinkselenid statt des ueblicherweise bei CIS-Zellen untersuchten Cadmiumsulfids. Dies hat nicht nur den Vorteil, dass Zinkselenid umweltfreundlicher als die Cadmium-Verbindung ist, sondern dass auch ein groesserer Teil der hoeherenergetischen (blauen) Sonnenstrahlung in Strom umgewandelt wird.
Am Hahn-Meitner-Institut wurden zur Herstellung der Zinkselenid-Schichten gleich zwei verschiedene Duennschichttechnologien entwickelt: die chemische Abscheidung im Bad und die Metallorganische Chemische Gasphasendeposition (MOCVD). In beiden Faellen betraegt die Abscheidedauer nur zwei bis drei Minuten. Die chemische Abscheidung im Bad hat den Vorteil, dass dabei nur einfache und damit kostenguenstige Geraete benoetigt werden. Fuer den MOCVD-Prozess sind aufwendigere Anlagen erforderlich. Allerdings koennen in MOCVD-Anlagen grossflaechig Duennschichten mit grosser Homogenitaet erzeugt werden und die Zinkselenid- und die CIS-Schicht koennen in der selben Anlage in einem Prozess nacheinander abgeschieden werden.
Um die Kosten von Solarstrom zu senken, wird weltweit an der Entwicklung solcher CIS-Duennschichtsolarzellen gearbeitet. Das Bestreben der Forschungen ist, dass diese im Prinzip sehr kostenguenstigen Solarzellen auch ausreichend hohe und stabile Wirkungsgrade erreichen. Mit ihrer Zelle, die noch ein Labor-Muster darstellt, haben Wissenschaftler am Hahn-Meitner-Institut in Zusammenarbeit mit Siemens Solar Industries gezeigt, dass es lohnend ist, dieses Ziel weiterzuverfolgen.
Text plus Bild im www: http://www.hmi.de/pr/cis-zelle.html
Berlin, 30. 3. 1998
Criteria of this press release:
Electrical engineering, Energy, Mathematics, Physics / astronomy
transregional, national
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German
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