MMaterialNews vom 03.02.2011

Energie: Erhöhter Wirkungsgrad für CIGS-Solarzellen

Forscher am INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien entwickelten eine Barriereschicht, die den Metallträger von der Absorberschicht trennt und somit den Wirkungsgrad von metallbasierten CIGS-Solarzellen erhöht. Der Programmbereich „Optische Materialien“ des INM stellt diese Entwicklung erstmals aus - im German Pavilion der internationalen Messe „nano tech 2011“ sowie bundesweit erstmals auf der Hannovermesse 2011.
Korrosion und geringe Isolation zwischen Substrat und Trägermaterial bewirken neben anderen Einflüssen einen geringen Wirkungsgrad bei CIGS-Solarzellen. Sie bestehen aus Kupfer (Copper), Indium, Gallium und Schwefel. Glas als Trägermaterial und der geringe Wirkungsgrad verhindern den flexiblen Einsatz dieser Solarzellen der Zukunft zum Beispiel in der Automobilindustrie.

Die entwickelte Schicht ist glasartig. „Sie wirkt als Eisendiffusionssperre und verhindert somit die Korrosion und Oxidation des Trägers“, erklärt der Programmbereichsleiter Peter William de Oliveira. „Gleichzeitig funktioniert die Barriere als Isolationsschicht und reduziert ungewollte elektrische Ströme vom Absorber zum Träger“, so de Oliveira weiter. Beide Funktionen erhöhen den Wirkungsgrad metallbasierter CIGS-Solarzellen auf bis zu 13 Prozent.

Die glasartige Diffusionsbarriere wird mittels Sol-Gel-Verfahren auf den Metallträger aufgebracht. Sie ist transparent, biegsam und nur wenige Mikrometer dick. Die Mitarbeiter am INM entwickelten sowohl die Schicht als auch das Upscaling. Über Tauchbeschichtung und Schlitzbeschichtung erzeugen sie Folien in einer Größe von DIN A3. Das klassische Rolle zu Rolle-Druckverfahren ermöglicht kontinuierliche beschichtete Folien bis 50 Meter Länge und knapp einem halben Meter Breite.

Diese und weitere industrielle Anwendungen zeigt das INM auf der internationalen Messe „nano tech 2011“. Dazu zählen vor allem Beschichtungen mit speziellen Eigenschaften, wie z.B. transparente Leitfähigkeit, antiadhäsiv, kratzfest, antireflexiv oder selbstreinigend, oder Beschichtungen zur Reibungsreduktion oder zum Korrosionsschutz. Auch multifunktionale Beschichtungen, die mehrere dieser Eigenschaften kombinieren, gehören zum Portfolio des INM. Das Leibniz – Institut für Neue Materialien präsentiert sich auf der nano tech 2011 in Tokio vom 16. bis 18. Februar im German Pavilion am Stand E-18-24.

Auch auf der Hannovermesse stellt das INM seine Kompetenzen vor - am Stand A-50 in der Halle 2 – Leitmesse Research and Technology, internationale Leitmesse Forschung, Entwicklung, Technologietransfer.

Quelle: INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien gGmbH - 01.02.2011.

Recherchiert und dokumentiert von:

Dr.-Ing. Christoph Konetschny, Materialberater, Inhaber Materialsgate
Die Recherche und Aufbereitung der in diesem Dokument genannten Daten erfolgte mit größter Sorgfalt.
Für die Richtigkeit, Gültigkeit, Verfügbarkeit und Anwendbarkeit der genannten Daten übernehmen wir zu keinem Zeitpunkt die Haftung.
Bitte diskutieren Sie die Verwendung und Eignung für Ihren konkreten Anwendungsfall mit den Experten der genannten Institution.

Sie wünschen Material- und Technologierecherchen zu diesem Thema?

Materialsgate steht für hochwertige Werkstoffberatung und innovative Materialrecherchen.
Nutzen Sie unseren Beratungsservice

MMehr zu diesem Thema

Forschungskooperation erwartet deutliche Verbesserung des Wirkungsgrads bei CIGS-Dünnfilm-Solarzellen
Wissenschaftlern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) ist ein wichtiger Durchbruch bei der Suche nach effizienteren Dünnfilm-Solarzellen gelungen. Computersimulation zum sogenannten Indium-Gallium-Rätsel weisen einen neuen Weg zur Effizienzsteigerung von CIGS-Dünnfilm-Solarzellen. Bisher liegt der Wirkungsgrad der CIGS-Zellen bei etwa 20 Prozent, während im Prinzip Wirkungsgrade von über 30 Prozent möglich sind. Die Arbeiten der Mainzer Wissenschaftler, die im Rahmen des mit Bundesmitteln... mehr
Solarenergie wird eine bedeutende Rolle im Energiemix der Zukunft spielen. Denn Sonnenenergie steht unbegrenzt zur Verfügung. Mithilfe einer Konzentrator-Solarzelle lässt sich noch mehr Sonnenlicht in Energie umwandeln.
Klimawandel und versiegende fossile Ressourcen bestimmen den Energiemix der Zukunft. Die Solarenergie wird dabei eine wesentliche Rolle spielen. Dr. Andreas Bett und Dr. Frank Dimroth vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg entwickelten eine metamorphe Dreifachsolarzelle bestehend aus den III-V-Verbindungshalbleitern Galliumindiumphosphid, Galliumindiumarsenid und Germanium. Der spezielle Aufbau ermöglicht es, fast das gesamte Spektrum des Sonnenlichts optimal zur Energieerzeugung... mehr
Höchstwerte bei der Effizienz von Nanopartikel-basierten organischen Solarzellen
Wissenschaftlern vom Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) und dem Freiburger Materialforschungszentrum (FMF) der Universität Freiburg ist es gelungen, eine Behandlungsmethode für die Oberfläche von Nanopartikeln zu entwickeln, die die Effizienz von organischen Solarzellen erheblich steigert. Durch den Einsatz sogenannter Quantum Dots aus Cadmium-Selenid konnten die Forscherinnen und Forscher die bisher höchste Effizienz von 2 Prozent in Hybrid-Solarzellen erzielen, die auch durch Messungen... mehr
Wären Solarzellen durchsichtig, ließen sie sich auch auf Fensterscheiben und Hausfassaden anbringen. Physikalische Werkstoffmodellierung hilft dabei, passende Materialien für transparente Elektronik zu entwickeln und so die Basis für durchsichtige Solarzellen zu legen.
Die Fensterscheibe eröffnet den Blick auf den Garten und das angrenzende Feld – und sieht aus wie jedes andere Fenster. Doch sie hat es in sich: Sie produziert Strom. Auch die Fassaden des Hauses nutzen die Sonne, um die Bewohner mit elektrischer Energie zu versorgen. So könnte die Stromversorgung der Zukunft aussehen. Die Fläche, die man zur Energiegewinnung nutzen könnte, würde durch transparente Solarzellen drastisch steigen. Um die Vision von durchsichtigen Solarzellen und transparenter... mehr
RSS
facebook
xing
twitter
linkedin

MaterialCards Weekly

Ihr persönlicher und kostenfreier Material-Reminder - wöchentlich per E-Mail

Service:
Material­cha­rak­teri­sierung und Werkstoffprüfung

Sie benötigen leistungsfähigste Methoden der Material­cha­rak­teri­sierung und Werk­stoff­prü­fung zur Optimierung Ihrer Produkte?
Metallographie
Bruchmechanik
Automotive Testing
Charakterisierung von Nanobeschichtungen
Barriere-Eigenschaften
Schadensanalyse von Produkten
Thermographie
Charakterisierung von Fügetechnologien
Prüfung von Kunststoffen
Prüfung von Werkstoffen der Elektrotechnik
Gefüge-Analytik
Charakterisierung von Coatings
Korrosionstests
Element-Mapping
Schadensanalyse von Bauteilen
Medizintechnische Untersuchungen
Untersuchung von Diffusionsschichten
Charakterisierung von Katalysatoren
Charakterisierung von Composites
Keramographie
Metallographie
Bruchmechanik
Automotive Testing
Charakterisierung von Nanobeschichtungen
Barriere-Eigenschaften
Schadensanalyse von Produkten
Thermographie
Charakterisierung von Fügetechnologien
Prüfung von Kunststoffen
Prüfung von Werkstoffen der Elektrotechnik
Gefüge-Analytik
Charakterisierung von Coatings
Korrosionstests
Element-Mapping
Schadensanalyse von Bauteilen
Medizintechnische Untersuchungen
Untersuchung von Diffusionsschichten
Charakterisierung von Katalysatoren
Charakterisierung von Composites
Keramographie
Kontaktieren Sie uns – Wir leiten Ihre Fragestellung an einen unserer Kooperationspartner weiter, die alle anerkannte und zertifizierte Prüf­la­bore mit modernster Ausstattung be­treiben.

Empfohlene Literatur

Safa Kasap et al.
Springer, Berlin
Vesselinka Petrova-Koch et al.
Springer-Verlag Gmbh
Andreas Wagner
Springer

Empfohlene MaterialCards

Materialsgate Glossar

Gallium
Gallium (Ga, Dichte: 5,90 g/cm3, Fp: 29,8 °C) ist ein chemisches Element der 3. Hauptgruppe, es zählt zu den Metallen. Gallium ist ein silberweißes, sehr weiches und extrem niedrig schmelzendes Metall.
Gel
Als Gel wird ein feindisperses System bezeichnet, das aus mindestens einer festen und einer flüssigen bzw. gasförmigen Phase aufgebaut ist. Hierbei bildet die feste Phase ein kontinuierliches dreidimensionales Netzwerk aus, dessen Poren mit der Flüssigkeit bzw. mit dem Gas ausgefüllt sind. Kennzeichnend für ein Gel ist, dass sich beide Phasen vollständig und wechselseitig durchdringen.
Glas
Glas ist ein amorpher, nichtkristalliner Feststoff. Thermodynamisch kann Glas als gefrorene, unterkühlte Flüssigkeit aufgefasst werden. Im Gegensatz zu kristallinen Materialien fehlt Glas die Fernordnung.
Indium
Indium (In, Dichte: 7,31 g/cm3, Fp: 156,6 °C) ist ein chemisches Element der 3. Hauptgruppe, es zählt zu den Metallen. Indium ist ein silberweißes und weiches Schwermetall, das vergleichsweise selten vorkommt.
Korrosion
Als Korrosion bezeichnet man die Reaktion eines Materials mit Stoffen aus seiner Umgebung. Korrosionsvorgänge leiten eine messbare Veränderung des betroffenen Materials ein (etwa Volumenänderungen oder Masseänderungen) und führen in der Regel zu einer Beeinträchtigung der Funktion von Bauteilen, Komponenten und Systemen.
Kupfer
Kupfer (Cu, Dichte: 8,9 g/cm3, Fp: 1083,4 °C) ist ein hellrot glänzendes, gut formbares und relativ zähes Metall mit großer technischer Bedeutung. Kupfer ist ein hervorragender Wärme- und Stromleiter. Typische Anwendungen: Armaturen, Münzen, Rohre, Stromkabel, Schmuck, Kessel, Kunstgegenstände, Musikinstrumente.
Oxidation
Eine Oxidation ist eine chemische Reaktion, bei der ein zu oxidierender Stoff Elektronen an einen Reaktionspartner abgibt.
Sol
Der Begriff Sol ist in der Chemie und in den Materialwissenschaften ein häufig verwendetes Synonym für ein Kolloid. Näheres dazu siehe dort.
Substrat
In den Materialwissenschaften wird unter einem Substrat das zu behandelnde Material verstanden. In aller Regel wird die Oberfläche des Substrats veredelt, beschichtet oder modifiziert, um maßgeschneiderte Anforderungsprofile einzustellen.
Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad beschreibt in den Prozessen der Energiewandlung und Energieübertragung das Verhältnis von abgegebener Leistung zu zugeführter Leistung. Er wird mit dem griechischen Buchstaben Eta gekennzeichnet. Der Wirkungsgrad ist eine dimensionslose Größe und kann Werte zwischen 0 und 1 bzw. zwischen 0 und 100 % annehmen.