Dipl.-Ing. Sonke Christian Rogalla
Kostengünstige Herstellungsmethoden für Cu(In,Ga)Se2-Solarzellen

Die Sicherstellung der weltweiten Energieversorgung entwickelt sich zunehmend zu einer der bedeutensten Herausforderungen für die Zukunft. Endliche Ölreserven und die globale Klimaveränderung durch CO2-Emissionen, die durch die Verbrennung von fossilen Energieträgern entstehen, führen zur intensiven Suche nach alternativen, regenerativen Energiequellen. Die Nutzung der Sonnenenergie zur direkten elektrischen Stromerzeugung (Photovoltaik) besitzt ein enormes Potential, um mittel- bis langfristig einen großen Beitrag zur Stromerzeugung zu leisten. Jedoch liegen die Stromgestehungskosten für Solarstrom derzeit noch um das vier- bis fünffache über den Kosten der konventionellen Stromerzeugung. Wesentlicher Kostenpunkt sind hier die teueren Solarmodule. Im Gegensatz zur den etablierten Herstellungsverfahren für Solarzellen auf Siliziumbasis bietet die Verwendung von Dünnschichttechnologie für die Modulproduktion ein drastisches Kostensenkungspotential. Durch die Wahl geeigneter Halbleitermaterialien kann die Dicke der aktiven Solarzellenschicht auf ein Hundertstel gesenkt werden. Dies führt einerseits zu einem wesentlichen geringeren Materialbedarf und ermöglicht großflächige Beschichtungsverfahren. In dieser Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) in Stuttgart ein neues Verfahren zur Herstellung von Solarzellen-Absorberschichten auf der Basis des Verbindungshalbleiters Cu(In,Ga)Se2 erfolgreich erprobt. Der große Vorteil dieses Verfahrens liegt in der Verwendung einer Lösung zur Beschichtung der Substrate. Diese Lösung enthält die benötigten Elemente für die Absorberschicht und kann mit günstigen Druckverfahren mit hoher Produktionsgeschwindigkeit abgeschieden werden. In einen nachgelagerten kurzen Heizprozess in Selenatmosphäre entsteht die photovoltaisch aktive Absorberschicht. Mit den aufgebauten Anlagen und der entwickelten Lösung konnten Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 4,5 % hergestellt werden. Ausblickend wurde ein großes Steigerungspotential für den Wirkungsgrad festgestellt. Die Ergebnisse der Arbeit bilden eine mögliche Grundlage zur Umsetzung der Vision einer druckbaren Solarzelle. Dies würde die Herstellungskosten für Solarmodule drastisch senken und in naher Zukunft die förderungsfreie Konkurrenzfähigkeit der solaren Energieerzeugung herstellen.

Preisgeld: 1.000 € für Dipl.-Ing. Sonke Christian Rogalla – Diplomarbeit