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CIGS-Photovoltaik: Schlüsseltechnologie der Energiewende

In einem Whitepaper propagieren das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) den verstärkten Einsatz von CIGS-Dünnschicht-Photovoltaik. CIGS-Module lassen sich im Gegensatz zu anderen Photovoltaik-Technologien ausgezeichnet in Gebäude integrieren.

CIGS-Photovoltaik ZSW Stuttgart
Fassade mit integrierten CIGS-Dünnschicht-Solarmodulen am Institutsgebäude des ZSW in Stuttgart. (Abb.: ZSW)

CIGS ist ein Halbleitermaterial aus den Elementen Kupfer, Indium, Gallium und Selen. Seine Eigenschaften sind bemerkenswert: Dünnschicht-Solarzellen auf CIGS-Basis übertreffen alle anderen Dünnschicht-PV-Technologien mit einem Wirkungsgrad von 23,35 Prozent auf der Zelle und 17,5 Prozent auf der Modulebene. CIGS-Module seien wettbewerbsfähig im Vergleich zu anderen PV-Technologien, so ZSW und HZB. Das gelte für den Bereich Investition, bei den Produktionskosten und auch bei den Betriebskosten.

CIGS-Module können in der rein schwarzen Standardform aber auch als farbige oder gemusterte Varianten hergestellt werden. Unter anderen diese Eigenschaften ermöglichen den Einsatz von CIGS-Photovoltaik bei einer Vielzahl von Anwendungen, für die andere Technologien ungeeignet wären. Neben Flächen auf Dächern oder anderen freien Großflächen, bei denen auch andere PV-Technologien in Frage kommen, eignet sie sich besonders für die Integration in Gebäude, zum Beispiel als Fassaden-, Fenster- oder Dachmaterial. Beim Einsatz auf flexiblen Substraten wie Stahl oder Polyimid können leichte CIGS-Module auch auf dem Dach von Fahrzeugen, zum Beispiel von Elektroautos, Bussen, Lastwagen, Schiffen oder Zügen, angebracht werden.

Ausgezeichnete CO2-Werte
Auch in Bezug auf ihre Umweltauswirkungen schneidet die CIGS-Technologie nach Angaben der beiden Institute im Vergleich mit anderen Solarzell-Technologien hervorragend ab. Der CO2-Fußabdruck betrage nur zwölf bis 20 Gramm CO2-Äquivalent pro Kilowattstunde, was deutlich unter dem von kristallinem Silizium (50 bis 60 g) und natürlich deutlich unter dem von fossilen Technologien (700 bis 1.000 g) liege. Die energetische Amortisationszeit betrage weniger als zwölf Monate und sei damit ebenfalls deutlich geringer als bei kristallinem Silizium (zwölf bis 18 Monate). Darüber hinaus könne CIGS mit geringem Aufwand und in hoher Qualität recycelt werden, so dass die anstehenden End-of-Life-Normen in der Europäischen Union und anderen Ländern erfüllt werden könnten.

ZSW und HZB sind überzeugt, dass die CIGS-Technologie ein hochattraktives Geschäftsfeld für Investoren ist: Voll integrierte Produktionsanlagen mit hohem Automatisierungsgrad, weiteres Potenzial für Kostensenkungen, insbesondere bei den Betriebskosten, dazu europäische Lieferanten für modernste Produktionsanlagen sowie exzellente europäische CIGS-Forschungseinrichtungen - zusammen ergebe all dies ein ideales „Ökosystem“ für die Weiterentwicklung der Technologie. Um dieses enorme Potenzial nutzen zu können, fordern die Institute günstige politische Rahmenbedingungen. Die Ausbauziele für die Photovoltaik auf deutscher und europäischer Ebene müssten erhöht und regulatorische Barrieren wie der 52-Gigawatt-Deckel beseitigt werden.