Doch noch hapert es an der Leistungsfähigkeit dieser Module, weshalb Industrie und Wissenschaft intensiv daran arbeiten, Dünnschicht- Solarzellen effizienter zu machen. „Voraussetzung dafür sind Messmethoden, mit denen sich die Qualität der verwendeten Halbleiter- Kristalle prüfen und beschreiben lässt“, erläutert Prof. Dr. Carsten Ronning von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Eine solche Methode haben der Direktor des Instituts für Festkörperphysik und seine Kollegen jetzt angewendet und bei der Auswertung neue Zusammenhänge entdeckt. Damit lasse sich die Effizienz von D ünnschicht-Solarzellen aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen (CIGS) langfristig verbessern. 

„Diese Solarzellen basieren, wie eine Vielzahl von elektronischen Bauelementen, auf Halbleitern“, erläutert Dr. Udo Reislöhner. „Deren Leitfähigkeit wird durch ihre Dotierung bestimmt, das heißt durch das Auftreten von Kristalldefekten“, so der Festkörperphysiker aus Ronnings Team weiter. Unter „Defekten“ verstehen die Forscher eingebaute Fremdatome und Unregelmäßigkeiten in der Anordnung der Atome im Kristallgitter. „Solche Kristalldefekte werden dafür verantwortlich gemacht, dass die bisherigen CIGS-Solarzellen ihren maximal möglichen Wirkungsgrad noch nicht erreichen.“

Um die Eigenschaften von Defekten in CIGS-Kristallen und den Grad der Dotierung zu bestimmen, messen die Physiker sehr genau die elektrische Kapazität der fertigen Solarzelle und legen dazu eine Wechselspannung an. Dabei machten sie eine überraschende Entdeckung. „Wir haben festgestellt, dass die Beweglichkeit der Ladungsträger in CIGS- Kristallen stärker als erwartet von der Temperatur abhängt“, erläutert Dr. Reislöhner. Je weiter der CIGS-Halbleiter abgekühlt wird, umso unbeweglicher werden die Ladungsträger. „Sie driften dann nicht mehr frei durch den Kristall, sondern vollführen hüpfende Bewegungen von einem Kristalldefekt zum anderen.