Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben gemeinsam mit der Firma EVG eine neue Mehrfachsolarzelle auf Silizium entwickelt. Sie wandelt genau ein Drittel der im Sonnenlicht enthaltenen Energie Strom.
Solarzellen aus Silizium dominieren heute den globalen Photovoltaikmarkt mit einem Anteil von rund 90 Prozent. Forschung und Industrie arbeiten sich mit neuen technologischen Entwicklungsschritten an die theoretische Wirkungsgradgrenze des Halbleitermaterials Silizium heran. Gleichzeitig gehen sie neue Wege, um eine neue Generation von noch effizienteren Solarzellen zu entwickeln.
Eine Mehrfachsolarzelle auf Silizium-Basis erreichten die Forscher durch 0,002 Millimeter hauch dünne Halbleiterschichten. Weniger als ein zwanzigstel dick als ein Haar. Die Schichten bestehen aus III-V-Verbindungshalbleitern, die auf eine Siliziumsolarzelle aufgebracht werden. Das sichtbare Licht wird effizient in einer ersten Solarzelle aus Gallium-Indium-Phosphid absorbiert, das nahe Infrarotlicht in Galliumarsenid und längerwelliges Licht schließlich in Silizium. So können die Wirkungsgrade heutiger Siliciumsolarzellen signifikant gesteigert werden.
Bereits im November 2016 hatten die Freiburger Solarforscher mit dem Industriepartner EVG einen Wirkungsgrad von 30,2 Prozent demonstriert und diesen im März 2017 auf 31,3 Prozent erhöht. Nun konnten sie die Lichtabsorption und die Ladungstrennung im Silizium noch einmal deutlich verbessern und damit einen neuen Rekordwert von 33,3 Prozent erzielen. Die Rekordzelle mit dem neuen Ansatz gleicht von außen einer herkömmlichen Solarzelle mit zwei Kontakten und kann somit leicht in Photovoltaikmodule integriert werden. Die Technologie hat auch die Jury der Greentec Awards 2018 überzeugt, sie wählte diese Entwicklung unter die Top drei in der Kategorie Energie. (nhp)
