Flexible Dünnschicht-Solarphotovoltaik

Dünnschichtsolarzellen im Japan Pavillion auf der Shanghai Expo

In einem früheren Blogeintrag von Solar Choice schrieb Prateek Chourdia über einige aufkommende Trends in der Zukunft der Photovoltaik-Solartechnologie, einschließlich Dünnschicht-Solarenergie. In diesem Beitrag werden einige der wichtigsten Punkte in Bezug auf Dünnschichttechnologien, auch bekannt als flexible Photovoltaik, zusammengefasst und ihre mögliche zukünftige Ausrichtung erörtert.

Im Gegensatz zu den Solarmodulen, die Sie sich wahrscheinlich vorstellen, wenn Sie an Solarenergie denken (monokristallin und polykristallin), besteht die Dünnschichttechnologie nicht aus hochraffinierten Siliziumkristallen, sondern ist ein zusammenhängendes Material. Es gibt vier Grundtypen der Dünnschicht-Solarphotovoltaik (TFPV), die nach dem verwendeten Photovoltaikmaterial klassifiziert werden. Das Prinzip von TFPV ist jedoch dasselbe wie das von kristallinem PV: Licht trifft auf das Material und regt Elektronen an, die dann durch eine Permutation eines pn-Übergangs „fließen“ und dabei Elektrizität erzeugen, die eingefangen und genutzt wird.

Solar-PV-Zellen aus amorphem Silizium (aSi):

Die in unserem vorherigen Blogeintrag kurz besprochene Solarenergie aus amorphem Silizium wurde in den 70er Jahren entwickelt und besteht aus einer nichtkristallinen Form von Silizium, was zu einem geringeren Wirkungsgrad pro Quadratmeter führt – unter Laborbedingungen jedoch bis zu 15 % im Allgemeinen 6–8 % bei realen Anwendungen. (Vergleichen Sie dies mit 15-18 % in kristallinen Siliziumzellen.) Aufgrund seiner Flexibilität und seiner relativ geringeren Anfälligkeit gegenüber den Auswirkungen von Überhitzung und Verschattung findet ASi jedoch eine Reihe alltäglicher Anwendungen: Es wird bereits seit Jahrzehnten in verwendet Es dient zum Aufladen von solarbetriebenen Taschenrechnern und Uhren und wurde in jüngerer Zeit von einer Reihe von Unternehmen zu Solar-PV-Dachmaterialien wie Ziegeln und Schindeln weiterentwickelt.

Cadmiumtellurid (CdTe) Solar-PV-Zellen:

Eine kleinere Anzahl von Unternehmen hat in den 1990er Jahren Solarzellen aus Cadmiumtellurid entwickelt, die mit Laborwirkungsgraden von 16 % und 11 % mit aSi um den Platz der kostengünstigsten Methode zur Dünnschicht-Solarstromerzeugung konkurrieren könnten % im echten Leben. Eine flexible Photovoltaikzelle aus diesem Material mit einem Wirkungsgrad von 12,4 % wurde 2009 von der Eidgenössischen Materialprüfung in der Schweiz entwickelt. Cadmium ist ein relativ billiges und leicht verfügbares Material, Tellurid ist jedoch eines der seltensten Elemente auf der Erde. (Mehr über die CdTe-Technologie von First Solar.)

Solar-PV-Zellen aus Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIS oder CIGS):

Kupfer-Indium-Gallium-Selenid wurde in den 80er Jahren entwickelt und weist neben einer hohen Hitzetoleranz auch einen der höchsten Wirkungsgrade für Dünnschicht-Solarmaterialien auf – 20 % unter Laborbedingungen und 11 % im realen Leben. (Mehr zur CIGS-Technologie.)

Organische Solar-PV-Zellen

Organische Solarzellen bestehen aus Materialien, die Kohlenstoff enthalten. Die Herstellungskosten organischer Zellen sind geringer als bei anorganischen Materialien wie Silizium, dieser Vorteil wird jedoch erheblich durch die Tatsache ausgeglichen, dass der Solarumwandlungswirkungsgrad dieser Zellen im Labor nur 8 % und in der Praxis 4 % beträgt die Tatsache, dass sie in der Regel eine kurze Produktionslebensdauer von 6 Jahren haben.

Es gibt eine Reihe von Faktoren, die für die Zukunft der Dünnschicht-PV vielversprechend sind. Es hat zahlreiche Einsatzmöglichkeiten: Es kann als Baumaterial anstelle von Markisen, in Verbindung mit Fenstern und an Wänden verwendet werden. Es ist auch nützlich, wenn kleinere, tragbare Geräte in Gegenden verwendet werden sollen, in denen kein Strom verfügbar ist: Batterieladegeräte mitten in der Wüste oder in ländlichen Gebieten (oder sogar beim Camping!). TFPV kann in einigen Fällen aufgerollt und in einer sicheren Hülle oder einem sicheren Behälter verstaut werden, um bei Bedarf herausgeholt zu werden. Tatsächlich nutzt das US-Militär neben anderen Organisationen bereits tragbare Photovoltaik für Einsätze in Gebieten, in denen kein Stromnetz vorhanden ist. Darüber hinaus lassen sich einige TFPV-Typen bei entsprechender Lebenszyklusplanung leichter recyceln als kristalline Zellen.

Global Business Intelligence (GBI), ein Marktforschungsunternehmen, prognostiziert, dass Dünnschichttechnologien bis zum Jahr 2024 zu einer wichtigen Kraft auf dem Solarstrommarkt werden. Die Verwirklichung dieser Prognose hängt vom Erfolg der Unternehmen bei der Sicherstellung einer höheren Solarumwandlung ab Effizienz und längere Lebensdauer dieser Technologien.

Auf jeden Fall entwickelt sich die Dünnschicht-PV-Industrie rasant weiter, und eine Reihe verschiedener Unternehmen experimentieren ständig mit neuen Technologien. Wenn Sie diese Technologien installieren oder nutzen möchten, besprechen Sie dies unbedingt mit dem Hersteller, der am besten über die Fähigkeiten der einzelnen Technologien Bescheid wissen sollte.

Geschrieben von James Martin

Solar Choice-Analyst

Ressourcen und Links:

MotherEarthNews.com, „Das Versprechen der Dünnschicht-Solarenergie“

GBI Research: „Marktanalyse für Dünnschicht-Photovoltaik bis 2024“

SpecialtyFabricsReview.com: „Flexible Photovoltaik“

National Renewable Energy Laboratory, Golden Colorado, „Hocheffiziente CdTe- und CIGS-Dünnschichtsolarzellen: Höhepunkte und Herausforderungen“ (MS Word-Dokument)

Bild des Japan-Pavillons von TripAdvisor.com

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