Ein Konsortium von Partnern aus Forschung und Industrie arbeitet daran, den Herstellungsprozess für sogenannte CIGS-Dünnschichtsolarzellen zu beschleunigen und somit für die Industrie attraktiver zu machen. An dem Projekt „speedCIGS“ ist auch der Chemiker Prof. Dr. Thomas Kühne von der Universität Paderborn beteiligt. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) fördert das Vorhaben mit einer Summe von 4,7 Millionen Euro über eine Laufzeit von vier Jahren.
Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit dem Anlagenbauer Manz AG (Reutlingen), dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung ZSW (Stuttgart), den Universitäten Jena und Paderborn, dem Max- Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe Dresden und der Wilhelm Büchner Hochschule Darmstadt (Projektkoordination) durchgeführt.
CIGS steht für die chemische Verbindung aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen. Aus einer dünnen Schicht dieses Materials lässt sich eine Solarzelle herstellen, die sich durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet und die für die Massenproduktion durch geringen Materialaufwand besonders interessant ist.
Die spezielle Herangehensweise im „speedCIGS“-Projekt basiert auf der Kombination von Computer-Simulationen im Bereich Materialwissenschaft mit Methoden der Experimentalphysik, die Vakuumtechnik und Halbleiteranalytik zum Schwerpunkt haben.
Als Ergebnis von „speedCIGS“ soll der Herstellungsprozess der Solarzellen beschleunigt werden, damit bei gleichen Investitionskosten mehr Module in der gleichen Zeit produziert werden können. Dadurch könnte die Herstellung von CIGS-Solarmodulen insgesamt deutlich günstiger werden. Diese neue Technologie soll die zurzeit angespannte Marktlage für die deutschen Photovoltaik-Hersteller entschärfen.
Zudem soll im Rahmen des Projekts ein transparentes Material entwickelt werden, das zur Herstellung von hocheffizienten, auf CIGS basierenden Tandemsolarzellen erforderlich ist. Diese Module bestehen aus zwei oder mehr übereinander angeordneten Solarzellen, die es erlauben, mehrere Farben des Lichtspektrums gleichzeitig für die Energiegewinnung zu nutzen. Jede einzelne Zelle ist dabei in einem gewissen Teil des Lichtspektrums am effizientesten, sodass mehr Sonnenenergie direkt genutzt werden kann.
Prof. Dr. Thomas Kühne unterstützt „speedCIGS“, indem er an der Universität Paderborn die neuen Halbleiter-Materialien theoretisch simuliert und berechnet. Mithilfe einer von ihm entwickelten Methode („Inverse Simulated Annealing“) können Materialien mit den benötigten Eigenschaften im Computer vorhergesagt werden. Diese können anschließend direkt im Labor für die Tandemsolarzellen-Produktion hergestellt werden.