Dünnschichtsolarzellen und -module benötigen aufgrund der dünnen Schichten ein geeignetes Trägersubstrat, meist eine Glasscheibe. Insbesondere auf der Vorderseite bietet Glas den wichtigen Vorteil der Unempfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen sowie der mechanischen Stabilität, die auch extremen Wetterbedingungen stand hält. Einer der großen Vorteile der Dünnschichttechnologie liegt aber darin, dass auch andere – etwa besonders leichte und vor allem flexible – Substrate zum Einsatz kommen können. Die Materialien dafür reichen von Aluminium- oder Edelstahlfolien über Titanfolie bis hin zu Polyimid (PI). Mit flexiblen Modulen lassen sich neue Anwendungsfelder für die Photovoltaik erschließen (gekrümmte Flächen, abrollbare Dachbahnen, ultraleichte Solarmodule für die Raumfahrt, Integration von Solarzellen in Textilien usw.). Zudem besitzt die Abscheidung auf flexiblen Trägern ein großes Kostenreduktionspotenzial durch den geringeren Energieaufwand zum Aufheizen der Folien vor der Beschichtung und durch die Verarbeitung in sogenannten Bandbeschichtungsanlagen, wie sie beispielsweise in der Verpackungs- oder auch in der Druckindustrie zum Einsatz kommen.
Das ZSW arbeitet seit vielen Jahren an CIGS-Dünnschichtsolarzellen und -modulen auf solchen flexiblen, dünnen Substratfolien. Dabei müssen zahlreiche Prozessschritte, die für Glassubstrate entwickelt wurden, an die besonderen Eigenschaften der Substratfolie angepasst werden: Metallfolien benötigen zum Beispiel eine Isolationsbarriere unter dem Rückkontakt, damit die Solarzellen integriert in Serie verschaltet werden können. Für temperaturempfindliche Kunststofffolien muss die Prozesstemperatur bei der CIGS-Abscheidung um ca. 100-200 K abgesenkt werden. Alle Foliensubstrate machen zudem eine Modifizierung bei der CIGS-Beschichtung sowie die Entwicklung einer geeigneten flexiblen Verkapselung erforderlich. Zudem müssen zur Herstellung der integrierten Verschaltung die bei Glassubstraten verwendeten mechanischen Verfahren für die P2- und P3-Strukturierung durch andere Verfahren ersetzt werden, die die Barriereschicht bzw. die empfindliche Substratfolie schonen.
