// Transfer der CIGS-Dünnschicht-Technologie in die Industrie

Die Stromgewinnung aus Sonnenenergie ist ein wichtiger Baustein der Energiewende. Solarzellen werden heute überwiegend aus kristallinem Silizium hergestellt. Demgegenüber weisen Dünnschicht-Technologien und hier insbesondere das Materialsystem CIGS (Cu(In,Ga)Se2 = Kupfer, Indium und/oder Gallium sowie Selen) einige Vorteile auf, die dazu führten, dass sich das ZSW bei der Herstellung von Solarzellen und –modulen auf dieses Materialsystem spezialisiert hat.

Nachdem 1989 an der Universität Stuttgart bereits Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 17 % auf kleiner Fläche gelangen, führte das ZSW diese vielversprechende Technologie nach erfolgreicher Flächenskalierung zur kommerziellen Umsetzung. Im Fokus des Übergangs vom Labor zu einem industriellen Umfeld steht neben der Skalierung der Fläche insbesondere die Anlagentechnik. Hier besteht die Herausforderung darin, den Halbleiter und die Kontaktschichten statt auf Quadratzentimeter- nun auf Quadratmeter-Substratgröße unter Produktionsbedingungen (hoher Durchsatz und hohe Ausbeute) herzustellen. Am ZSW wurde dafür die Prozess- und Anlagentechnologie konsequent optimiert und effektiv in das industrielle Umfeld transferiert: Nach einer Pilotphase produzierte die Firma Würth Solar bis 2011 CIGS-Solarmodule in einer 30-MW-Fabrik basierend auf der am ZSW entwickelten Technologie. Anschließend erwarb der Industriepartner Manz AG die Fabrik in Schwäbisch Hall und wandelte sie in eine Demonstrationsfertigung für CIGS-Module für Maschinenbau-Kunden um.

Seit 2016 kooperiert die Manz AG mit den chinesischen Partnern Shanghai Electric Group und Shenhua Group. In ihrem Auftrag baut Manz derzeit in China eine CIGS-Forschungslinie mit einer Kapazität von 44 MW sowie eine CIGS-Turnkey-Anlage (CIGSfab) mit 306 MW zur Serienproduktion von CIGS-Dünnschicht-Solarmodulen. Die Manz AG bietet auf dem Weltmarkt schlüsselfertige Produktionslinien zur CIGS-Modulfertigung an. Ein 2016 mit den chinesischen Partnern gegründetes R&D Joint Venture, dem auch die NICE Solar Energy GmbH (Nachfolger der Manz CIGS Technology GmbH) angehört, hat im April 2017 den Forschungsbetrieb aufgenommen. Ziel des Joint-Ventures ist, in enger Zusammenarbeit mit dem ZSW die Weiterentwicklung der CIGS-Technologie zu beschleunigen, um damit Potenziale für eine weitere Steigerung des Wirkungsgrades zu heben und die Herstellungskosten weiter zu senken.

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