Auf dem Weg zur günstigen Zelle

In ihrer neuen Anlage können die Dresdener Forscher des Fraunhofer-Instituts wichtige Vakuumtechnologien in beliebiger Reihenfolge kombinieren und somit die Entwicklung preisgünstiger Solarzellen beschleunigen.

Verfolgen wir die Nachrichten, scheinen die Folgen der Klimaerwärmung bereits in unserer Gegenwart angekommen zu sein. Zudem ist klar, dass der nächsten Generation fossile Energiequellen nur noch sehr begrenzt zur Verfügung stehen werden. In der Bevölkerung und Politik besteht daher weitestgehend Konsens, dass wir unsere Energieversorgung schnellstmöglich auf alternative Energiequellen umstellen müssen. Politischer Wille wurde bekundet, ehrgeizige Ziele sind gesetzt und der Photovoltaik-Sektor boomt. Was hindert uns also noch daran, unseren Strom aus Sonnenenergie zu gewinnen? Zu hohe Anfangsinvestitionen. Zu ineffiziente Solarzellen. Dies sind für viele Hausbesitzer Gründe, sich gegen eine Photovoltaik-Anlage zu entscheiden.

Das Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP verfolgt einen besonders vielversprechenden Ansatz, um die Herstellungskosten für Solarzellen drastisch zu senken. Seit langem entwickeln die Dresdener Forscher vakuumbasierte Technologien, mit denen große Flächen kostengünstig beschichtet und strukturiert werden können. Mitte Dezember wurde die Inbetriebnahme einer Vakuum-Clusteranlage abgeschlossen (siehe Bild), die in Deutschland eine einmalige Kombination von Verfahren erlaubt. Die Clusteranlage wurde im Rahmen der Initiative »Solarfabrik 2020« gemeinsam mit dem regionalen Industriepartner CREAVAC (Creative Vakuumbeschichtung GmbH) entwickelt und durch Mittel des Konjunkturprogrammes 1 der Bundesregierung finanziert. In der Anlage können die Wissenschaftler des Fraunhofer FEP nun wichtige Technologien zur Herstellung materialsparender Dünnschichtsolarzellen kombinieren.

Die Herstellung einer Solarzelle ist vielschichtig: Mindestens eine Licht-absorbierende Schicht, transparente Kontaktschichten sowie eine Verkapselungsschicht müssen auf das Trägermaterial aufgebracht werden. Das optimale Beschichtungs- und Verarbeitungsverfahren ist dabei meist für jede Schicht ein anderes. Um industriell möglichst effizient zu sein, müssen diese Verfahren optimal aufeinander abgestimmt werden und möglichst unterbrechungsfrei nacheinander laufen.

Mit seiner Clusteranlage verfügt das Fraunhofer FEP nun über eine Anlage, in der alle Oberflächentechnologien ohne Unterbrechung des Vakuums miteinander in beliebiger Reihenfolge kombiniert werden können. Frank-Holm Rögner, Leiter der Abteilung »Elektronenstrahlprozesse« am Fraunhofer FEP, benennt klar die Vorteile: »Die Anlage versetzt uns in die Lage, neu entwickelte Verfahrensschritte direkt in eine Prozesskette zu integrieren. Damit können Entwicklungen in der Dünnschichtphotovoltaik wesentlich beschleunigt werden! Perspektivisch wollen wir weiter investieren und ähnliche Möglichkeiten mit hochreinen Vakuumprozessen und strukturierten Beschichtungen auch für andere Anwendungen ressourcenschonender Energietechnik schaffen.« Die mit der Anlage gewonnenen Erkenntnisse liefern die Vorlage für industrielle in-line Anlagen zur Massenherstellung von Dünnschichtsolarzellen, wo die hohen Fertigungsraten mit Vakuumprozessen Beschichtungskosten von maximal einigen Euro pro Quadratmeter versprechen.

Quelle: Oekonews / Fraunhofer Institut / Solarfabrik 2020