Ein Forscherteam aus der Schweiz und den USA haben mit sogenannten Tandemsolarzellen gleich zwei neue Wirkungsgradrekorde erreicht. Sie sehen in dieser Technologie die Zukunft bei der Weiterentwicklung effizienter Siliziumsolarzellen.
Schweizer und amerikanische Forscher haben gleich zwei neue Wirkungsgradrekorde für Mehrfachsolarzellen aufgestellt. An der Entwicklung der beiden Zellen waren Wissenschaftler vom Center for Electronics and Microtechnology (CSEM) im schweizerischen Neuchâtel, von der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) und dem National Renewable Energy Laboratory (NREL) mit Sitz in Golden, Colorado, beteiligt.
Potenzial für Effizienzsteigerung vorhanden
Die Forscher konnten aus Tandemzellen mit zwei Halbleiterübergängen einen Wirkungsgrad von 32,8 Prozent herauskitzeln. Dazu haben sie auf eine normale Siliziumsolarzelle eine Schicht mit Galliumarsenid aufgebracht. Eine weitere Zelle haben sie neben Galliumarsenid noch mit einer Gallium-Indium-Phosphidschicht versehen. Mit diesen drei Halbleiterübergängen haben sie einen Wirkungsgrad von 35,9 Prozent geschafft und damit einen neuen Meilenstein erreicht. Hier lag der bisherige Rekord bei 31,3 Prozent, den Forscher am Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) im März dieses Jahres erreicht haben. Dem schweizerisch-amerikanischen Forscherteam ist dabei die Effizienz auch ohne zusätzliche Konzentration des Sonnenlichts auf die Zelle gelungen. Die erreichten Ergebnisse bestätigen das große Potenzial für Wirkungsgradverbesserungen von siliziumbasierten Solarzellen, betonen die Wissenschaftler.
In die Massenfertigung überführen
Bisher kommen die Tandemsolarzellen noch kaum in der Massenfertigung an. Hier dominieren die kosteneffizient hergestellten einfachen Solarzellen. „Doch die neuen Wirkungsgradrekorde beweisen, dass die Kombination aus kristallinem Silizium mit anderen Materialien der richtige Weg ist, um das Kosten-Leistungs-Verhältnis der Solarenergie zu verbessern“, betont Christophe Ballif, Leiter des Photovoltaikzentrums am CSEM und des Photovoltaiklabors der EPFL. „Das Ergebnis bestätigt, dass Heterojunction-Siliziumsolarzellen in der von uns entwickelten Tandemkonfiguration mit anderen Halbleitermaterialien Wirkungsgrade von über 32% erreichen können“, ergänzt Matthieu Despeisse, Leiter des Bereichs für kristalline Silizium-Solarzellen am CSEM. Diese Effizienzen sind sogar zu schaffen, ohne auf die kosteneffiziente und bewährte Herstellung von Siliziumsolarzellen verzichten zu müssen. Denn die zusätzlichen Produktionsschritte sind relativ unproblematisch in die bestehenden Linien integrierbar. (su)
