Flexible Dünnschicht-Photovoltaik wird wettbewerbsfähig Gedruckte Solarzellen geben Europa Wettbewerbsvorteil

Da herkömmliche Silizium-Solarzellen aufwändig und teuer in der Herstellung sind, hat sich die Produktion zum Großteil in den asiatischen Raum verlagert. Um der europäischen Solarindustrie einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen und Produktionsstandorte in Europa zu halten, sind neue PV-Techniken wie flexible Dünnschichtzellen und kostengünstige und effiziente Herstellungsverfahren gefragt.

Photovoltaik am laufenden Band

„Der Schlüssel dafür sind Produktionstechniken im Rolle-zu-Rolle-Verfahren, ähnlich wie man es aus der Druckindustrie kennt", umreißt AIT Experte Lukas Kinner vom Center for Energy die Herausforderung. Bei diesem Verfahren wird eine Trägerfolie von einer Rolle abgespult und durchläuft unterschiedliche Stationen, an denen die einzelnen Schichten der Solarzelle aus einer Lösung abgeschieden, aufgedruckt oder aufgesprüht werden. Am Ende des Prozesses wird die fertige PV-Folie wieder aufgerollt – quasi eine Solarzelle als Meterware. Dieser Herstellungsprozess ist nicht nur kostengünstiger und schneller, sondern auch energieeffizienter.

Wenn die Oberfläche zählt

Die Herausforderung für die Forschung besteht darin, die einzelnen Schichten der Solarzelle für diese neuen Produktionsprozesse zu optimieren. Das AIT stellt sich dieser Herausforderung in den Projekten „print.PV“, „flex!PV.at“ und „flex!PV_2.0“.

Ein Schwerpunkt der Forschung liegt dabei auf der transparenten Frontschicht. Diese Schicht muss möglichst viel Licht zum Absorber durchlassen, der das auftreffende Licht in Elektrizität umwandelt. Gleichzeitig muss sie aber auch sehr gut Strom leiten, um die gewonnene Energie effizient zu den Anschlussklemmen zu transportieren. Da Lichtdurchlässigkeit und Leitfähigkeit aber von Natur aus im Widerspruch zueinander stehen, müssen die Forscher hier einen physikalischen Spagat schaffen – und greifen dabei auf die Nanotechnologie zurück.

Nanotechnik vereint Widersprüche

Mithilfe eines Sprühverfahrens, das für Rolle-zu-Rolle einsetzbar ist, werden Nanodrähte aus Silber aufgetragen. Dadurch formt sich ein leitfähiges Netz, welches für das menschliche Auge kaum wahrnehmbar ist. In einem zusätzlich neu entwickelten Verfahren werden die so gewonnen Nanonetzemit Metalloxidschichten kombiniert, um Stabilität und Effizienz zu verbessern.

„Dieser Aufbau lässt den überwiegenden Teil des auftreffenden Lichts durch und sorgt trotzdem für hervorragende Leitfähigkeit in der PV-Zelle“, erklärt Lukas Kinner.