#SuccessStory: Durchbruch für Dünnschicht-Photovoltaik

Die neu entwickelte Solarfolie der Tiroler Firma Sunplugged eröffnet eine breite Palette neuer Photovoltaik-Anwendungen: Vom Ziffernblatt einer Uhr über das Autodach bis hin zu nahtloser Integration in hochwertige Dachflächenlösungen lässt sich fast jede Fläche zur Energiegewinnung nutzen. Durch die Förderung der FFG ist die maßgeschneiderte Solarfolie für Kleinanwendungen marktreif.

Photovoltaik-Module sind heute weit verbreitet, wir kennen sie als starre Module oder flexible Folien. Siliziumzellen unter Glas bieten einen hohen Wirkungsgrad und sind verhältnismäßig günstig in der Herstellung. Solarzellen auf Kunststofffolien bringen Gewichtseinsparung und neue Anwendungsmöglichkeiten, erzeugen aber wenig Energie. Die Firma Sunplugged aus Tirol hat es nun geschafft, die Vorteile beider Technologien in einem neuen Produktionsprozess zu verbinden.

Hightech-Material für Hightech-Verfahren

Kern der Entwicklung ist ein neues Trägermaterial für die Beschichtung. Die dünne Edelstahl-Folie hält hohen Temperaturen stand, kann Rolle-zu-Rolle verarbeitet werden und bleibt für lange Zeit stabil. Darüber hinaus ist sie kostengünstiger als die sonst verwendeten Polyimidfolien. Lange ist es nicht gelungen, einen günstigen Hochtemperatur-Kunststoff zu entwickeln, der für die Produktion von Dünnschichtsolarzellen notwendig ist. Selbst große Unternehmen haben daraufhin die Entwicklung eingestellt. Dem Tiroler Unternehmen Sunplugged gelang mit dem Forschungsprojekt „InnovaSteel4CIGS“ nun der entscheidende Durchbruch.

Optimaler Träger für (photo-)chemische Prozesse

CIGS (Kupfer-Indium-Gallium-Selen) ist aktuell eine der vielversprechendsten Dünnschicht-Solarzellentechnologie. Sie vereint hohen Wirkungsgrad, geringes Gewicht und große Flexibilität mit geringem Materialverbrauch und sorgt damit für niedrigere Produktionskosten. Auf die Trägerfolie werden CIGS-Schichten in einer Stärke von Tausendstel Millimetern aufgetragen. Die CIGS-Kernschicht, die Licht in Strom verwandelt, ist lediglich 2 Mikrometer dick. Wesentlich dabei: Je höher die Temperatur beim Aufbringen, umso besser wird die Schicht. Eine Edelstahlfolie hat sich dementsprechend als ideal für die Prozesstemperatur von 550 °C erwiesen. Das bahnbrechende Verfahren, das Sunplugged gemeinsam mit dem AIT Austrian Institute of Technology entwickelt hat, löst zusätzlich ein wesentliches Problem bei der Verwendung von Metallen als Träger: Durch die Multilayer-Struktur aus Oxiddünnschichten wird eine Isolierschicht zwischen Metall und Solarzellen geschaffen und die Diffusion von Eisen in die CIGS-Schicht verhindert. Hohe Qualität und dauerhafte Haltbarkeit sind entscheidende Vorzüge.

Die innovative Solarfolie von Sunplugged. Foto: Sunplugged GmbH

Mit Förderung und Vernetzung der FFG zur Innovation

„Eine Entwicklung wie diese wäre ohne die FFG nicht möglich gewesen“, ist Sunplugged-Geschäftsführer Andreas Zimmermann überzeugt. Durch finanzielle Mittel aus dem Förderprogramm „Produktion der Zukunft“ den Zugang zum AIT hätte die Forschung den nötigen Schub erhalten. Eine weitere entscheidende Hilfe bei der Entwicklung der Trägerfolie hat Sunplugged vom Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) in Saarbrücken erhalten: Deren neu entwickelte Materialien kommen ebenfalls in der Solarzellenfolie zum Einsatz.

Bereit für neue Anwendungen

Sunplugged bietet seinen Partnern in der Industrie ein Gesamtpaket aus Technologie und Know-how. Trägerfolie, sehr gute Solarzellen und eine genau auf die Anwendung maßgeschneiderte Verschaltung öffnen neue Möglichkeiten. Die CIGS-beschichtete Folie lässt sich für jede Anwendung genau konfigurieren: Kreisförmig, trapezförmig oder länglich ist sie leicht zuzuschneiden – für ein Ziffernblatt ebenso wie bei einer integrierten Sonnenschutz- oder Dachlösung mit der gewünschten Kontur und Ausstanzungen.

Für die Anwendung interessieren sich renommierte Firmen aus unterschiedlichen Bereichen. Besonders interessant ist die Lösung für Hersteller, bei denen bisher Gewicht, Ästhetik und Kosten die Integration von energieerzeugenden Materialien in eigene Produkte bisher verhindert haben. Auch das Trägermaterial selbst hat sein Potenzial noch lange nicht ausgeschöpft. Die Neuentwicklung erregt weltweit Aufmerksamkeit, und Firmen jenseits des Atlantiks bestellen bereits die ersten Muster. Für andere Solarzellentechnologien, die ähnlich hohe Temperaturen in der Herstellung benötigen, bei Batterien oder Brennstoffzellen kann die CIGS-Technologie den entscheidenden Fortschritt ermöglichen. Neben der Forschung will Sunplugged die Pilotproduktion in Österreich weiter ausbauen, die Technologie soll sich bald in vielen zukunftsweisenden Anwendungen finden.