CIGS-Solarzellen: Die Zukunft der Solarenergie oder nur ein Hype?

Die Welt steht vor einer gewaltigen Herausforderung: die Umstellung auf nachhaltige Energiequellen. Während Windenergie und Wasserkraft ihre Rolle spielen, ist Solarstrom eine Schlüsseltechnologie für eine CO2-freie Zukunft. Doch traditioneller Silizium-Solarzellen stoßen an Grenzen, sowohl hinsichtlich ihrer Effizienz als auch der Verfügbarkeit der Rohstoffe. Hier kommen CIGS-Solarzellen ins Spiel – ein vielversprechendes Material, das mit seiner hohen Effizienz und flexiblen Einsatzmöglichkeiten neue Horizonte für die Photovoltaik eröffnen könnte.

Was sind eigentlich CIGS-Solarzellen?

CIGS steht für Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (Copper Indium Gallium Selenide), eine Verbindung aus vier Elementen, die zusammen ein halbleitendes Material bilden. Dieses Material zeichnet sich durch eine besonders hohe Lichtabsorption aus – sogar bei diffusem Licht. CIGS-Solarzellen können somit auch unter bewölkten Bedingungen noch Strom erzeugen, was sie für den Einsatz in verschiedenen Klimazonen ideal macht.

Vorteile von CIGS-Solarzellen:

CIGS-Solarzellen bieten gegenüber herkömmlichen Silizium-Solarzellen eine Reihe von Vorteilen:

• Höhere Effizienz: In Laborbedingungen können CIGS-Solarzellen eine Effizienz von über 23% erreichen, während kommerziell erhältliche Silizium-Solarzellen bei etwa 18-20% liegen.
• Flexibilität: CIGS-Material kann auf flexiblen Substraten wie Kunststoff oder Metall aufgebracht werden. Dies eröffnet Möglichkeiten für die Integration in Gebäude, Fahrzeuge und andere Anwendungen, wo starre Silizium-Panels nicht einsetzbar sind.
• Geringere Materialkosten: Die verwendeten Materialien in CIGS-Solarzellen sind im Vergleich zu Silizium günstiger und leichter verfügbar.

Nachteile von CIGS-Solarzellen:

Trotz der vielen Vorteile gibt es auch einige Herausforderungen bei der Anwendung von CIGS-Solarzellen:

• Niedrige Lebensdauer: Im Vergleich zu Silizium-Solarzellen haben CIGS-Module eine kürzere Lebensdauer, da die Materialien anfällig für Oxidation und andere Umweltfaktoren sind.
• Komplexere Herstellung: Die Produktion von CIGS-Solarzellen ist komplexer als die herkömmlichen Silizium-Zellen und erfordert spezielle Verfahren wie Sputtern oder Co-Evaporation.

Herstellung von CIGS-Solarzellen:

Die Herstellung von CIGS-Solarzellen erfolgt in mehreren Schritten:

1. Substratvorbereitung: Zuerst wird ein Substrat aus Glas, Kunststoff oder Metall vorbereitet.
2. Abscheidung der Schichten: Mittels physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren wie Sputtern oder Co-Evaporation werden die einzelnen Schichten des CIGS-Materials auf das Substrat abgeschieden. Die Dicke und Zusammensetzung der Schichten werden dabei präzise kontrolliert.
3. Kontaktierung: Um den Strom abzuleiten, werden Metallkontakte auf der Oberfläche der CIGS-Schicht aufgebracht.
4. Verkapselung: Schließlich wird die CIGS-Solarzelle mit einem Schutzglas und einer Rückseitenfolie verkapselt, um sie vor Umwelteinflüssen zu schützen.

Schritt	Beschreibung
Substratvorbereitung	Reinigung und Texturierung des Substrats für eine optimale Haftung der Schichten
Abscheidung der Schichten	Präzise Steuerung der Schichtdicke und Zusammensetzung durch Sputtern oder Co-Evaporation
Kontaktierung	Aufbringung von Metallkontakten für den Stromfluss
Verkapselung	Schutz vor Umwelteinflüssen durch ein Schutzglas und eine Rückseitenfolie

Fazit: Ist CIGS die Zukunft der Solarenergie?

CIGS-Solarzellen bieten große Potenziale für die Zukunft der Photovoltaik. Ihre hohe Effizienz, Flexibilität und niedrigeren Materialkosten machen sie zu einer attraktiven Alternative zu herkömmlichen Silizium-Solarzellen. Allerdings müssen noch Herausforderungen in Bezug auf Lebensdauer und Herstellungskosten bewältigt werden. Mit fortschreitender Forschung und Entwicklung könnte CIGS jedoch eine Schlüsselrolle bei der globalen Energiewende spielen.

Ob CIGS die absolute Revolution in der Solarenergie wird, bleibt abzuwarten. Aber eines ist sicher: dieses vielversprechende Material sollte auf dem Radar jedes Solar-Enthusiasten stehen!