Frischer Wind für CIGS: die 18,8 % effiziente Zelle von Siva Power

Siva Power, bis November letzten Jahres unter dem Namen Solexant Corp. bekannt, hat eine neue Hocheffizienztechnologie für die von ihr entwickelte Dünnschicht-PV-Technologie aus Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIGS) angekündigt. Der Wirkungsgrad von 18,8 % – vergleichbar mit PV-Geräten auf Siliziumbasis – wurde mit Zellen im Labormaßstab von 0,5 cm2 erreicht und vom National Renewable Energy Laboratory (NREL) unabhängig bestätigt.

Solche kleinen Zellgrößen sind für Proof-of-Concept-Studien keine Seltenheit. Auch wenn die endgültigen Wirkungsgrade bei kommerziellen Großmodulen nicht so hoch sind, ist der Erfolg unter Kostengesichtspunkten erheblich. Siva Power hofft, dass seine Technologie letztendlich dazu beitragen wird, einen Preis von unter 0,40 US-Dollar pro Watt zu erreichen – deutlich niedriger als bei anderen Silizium- oder Dünnschichttechnologien.

Die Entwicklung ist besonders interessant, wenn man bedenkt, dass Siva Power, unter seinem früheren Namen Solexant Corp, stark in eine völlig andere Dünnschicht-Materialtechnologie investiert hat, die Cadmium-Tellurid-Technologie (CdTe), die vom Dünnschicht-Marktführer First verwendet wird Solar. Nachdem das Unternehmen seinen Expansionsplan zum Bau einer 100-MW-CdTe-Produktionslinie in den USA abgesagt hatte, verdreifachte das Unternehmen stattdessen sein Forschungs- und Entwicklungsbudget, um eine Reihe von Dünnschichttechnologien zu untersuchen, die einen Weg zu niedrigeren Kosten pro Watt ermöglichten. Nachdem das Unternehmen die Technologien GaAs, InP, CZTS und CdTe in Betracht gezogen hatte, beschloss es im Februar 2013, sich als Siva Power neu zu erfinden und die CIGS-Technologie aufgrund ihrer attraktiven langfristigen Kostenvorteile einzuführen.

Seit dieser Ankündigung ist erst ein Jahr vergangen, und Siva Power hat bereits eine beeindruckende Laboreffizienz unter Beweis gestellt und strebt nun den Bau einer 300-MW-Produktionsanlage an. Dies ist um den Faktor 3 größer als jede andere Dünnschicht-Produktionslinie und deutlich um den Faktor 10 größer als die meisten Produktionslinien für kristallines Silizium.

Da andere Unternehmen in der Regel fünf Jahre oder länger brauchen, um eine solche Effizienz zu erreichen, scheint Siva Power gut positioniert zu sein, um die Mehrheit der CIGS-Hersteller im Tempo der Entwicklung und Produktionsskalierung zu übertreffen. Mit einem Wirkungsgrad von 18,8 Prozent hat Siva Power auch die Zellleistungen renommierter internationaler Forschungsinstitute wie NREL, der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) und dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung (ZSW) nahezu erreicht ist seit über 20 Jahren in der CIGS-Forschung tätig. CEO Brad Mattson sagt: „Wir planen, dieses Jahr den Weltrekord zu brechen, und die Entwicklung deutet darauf hin, dass wir gute Chancen haben.“

Alle derartigen CIGS-Effizienzrekorde der letzten zwei Jahrzehnte, einschließlich der hohen Effizienz von Siva Power, waren durch den Einsatz der mehrstufigen Co-Verdampfung möglich – ein Verfahren zur Abscheidung dünner Materialfilme, die zum Aufbau der Zelle verwendet werden. Mattson betont, dass die Skalierung dieser Technologie der Schlüssel zur Erzielung niedriger Kosten ist, und sagt: „Zwei Jahre datengesteuerter Forschung und Analyse haben uns dazu gebracht, ein gemeinsam verdampftes CIGS durch monolithische Integration auf Glastechnologie zu verfolgen.“

Bildnachweis: Siva Power

Mattson behauptet, die Technologie sei produktionsreif: „Ein interessanter Punkt ist, dass unser durchschnittlicher Wirkungsgrad relativ nahe an diesem Maximum liegt. Mit anderen Worten: Wir wählen keinen Ausreißer aus, um einen Datensatz zu erhalten. Dies deutet darauf hin, dass der Prozess stabiler und wiederholbarer ist, als andere glauben, dass CIGS es wäre, und dass er besser auf die Fertigung übertragbar ist.“ Er betont weiter, dass sich das Unternehmen auf die Herstellung und nicht auf das Brechen von Rekorden konzentriert, und sagt: „Wir testen den Prozess, den wir auf die Fertigung übertragen wollen, und keinen speziellen Prozess, der darauf ausgelegt ist, Rekorde zu erzielen.“

Dr. Rommel Noufi, Mitglied des Beirats von Siva Power, teilte Mattsons Optimismus hinsichtlich einer CIGS-Zukunft auf dem PV-Markt und erklärte: „Es war frustrierend zu sehen, dass die CIGS-Technologie über viele Jahre hinweg Effizienzrekorde gebrochen hat, aber nicht gesehen hat, dass sich technischer Erfolg in Erfolg niederschlägt.“ der kommerziellen Arena. In Siva Power sehe ich die Technologie, das Team und die technische und geschäftliche Führung, um CIGS auf die Größe zu bringen, die es verdient.“

Oberes Bild von Siva Power