Mit einer sogenannten Dual-Junction-Zelle ist es amerikanischen und schweizerischen Forscher gelungen, die Effizienz von Tandemzellen auf 29,6 Prozent zu erhöhen. Sie nutzten dafür nicht nur kristallines Silizium, sondern auch anderer anorganische Halbleiterverbindungen.
Forscher des National Renewables Energy Laboratory (NREL) und dem Schweizer Zentrum für Elektronik und Mikrotechnologie (CSEM) haben einen neuen Effizienzrekord für Mehrfachsolarzellen aufgestellt. Sie haben mit ihrer neu entwickelten Dual-Junction-Zelle einen Wirkungsgrad von 29,8 Prozent erreicht, ohne das Sonnenlicht auf diese Zelle zu konzentrieren. „Damit haben wir die eigentliche physikalische Grenze für die Effizienz von zwei übereinander gestapelten kristallinen Zellen von 29,4 Prozent überwunden“, erklärt David Young, Forschungsleiter am NREL.
Dünnschicht auf Silizium
Das haben die Wissenschaftler geschafft, indem sie verschiedene Halbleitermaterialien zusammengebracht haben. Das Halbleitermaterial der oberen Zelle besteht aus Gallium-Indium-Phosphid und wurde von den amerikanischen Wissenschaftlern am NREL entwickelt. Die untere Zelle kommt aus der Schweiz vom CSEM und besteht aus kristallinem Silizium. Die beiden Zellen wurden jeweils separat entwickelt. Danach haben die Forscher des NREL die beiden Zellen übereinander gestapelt und verschaltet. David Young sieht auch in dem Übereinanderstapeln der beiden Zellen die eigentliche Innovation.
Wirkungsgrad auf 30 Prozent hochtreiben
Insgesamt erwarten die Forscher, dass die Effizienz von solchen Tandemzellen noch weiter steigen kann. „Wir haben zusammen mit den Wissenschaftlern vom NREL demonstriert, dass eine Tandemzelle mit 30 Prozent Effizienz realisiert werden kann, indem wir unsere Silizium-Heterojunction-Zellen zusammen mit solchen Zellen nutzen, wie sie vom NREL entwickelt wurde“, betont Matthieu Despeisse, Leiter der Forschungsabteilung für Siliziumzellen am CSEM. Immerhin legten die Forscher aus der Schweiz mit ihrer neu entwickelten Siliziumzelle die Basis für den Effizienzrekord, der durch die Arbeit der Amerikaner perfekt gemacht wurde. Das Ergebnis dieser ersten Zusammenarbeit zwischen dem NREL und dem CSEM wird nicht die letzte sein. Beide Forschungsinstitute planen jetzt weitere gemeinsame Projekte, um die Zelleffizienz noch weiter nach oben zu treiben. (Sven Ullrich)
