Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme hat eine Solarzelle entwickelt, die unter konzentriertem Sonnenlicht einen Wirkungsgrad von 47,6 % erzielt.

 

Ein bisschen was fehlt noch. „50 Prozent“ − so haben Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) das Projekt getauft, in dem sie den Wirkungsgrad von Mehrfachsolarzellen erhöhen wollen. Jetzt sind sie der Zielmarke ein gutes Stück näher gekommen. Mit Hilfe einer neuen Antireflexbeschichtung sei es gelungen, die Effizienz einer Vierfachsolarzelle von 46,1 auf 47,6 Prozent bei 665-facher Sonnenkonzentration zu steigern, teilt das ISE mit. Den „neuen Weltrekord“ hat es auf dem internationalen Tandem-PV-Workshop in Freiburg präsentiert.

Seit zwei Jahren arbeiten die ISE-Wissenschaftler an dem Projekt. Der Ansatz: Sie optimieren Schicht für Schicht der Mehrfachzellen weiter, an den Metallkontakten bauen sie verbesserte Antireflexionsschichten ein.

Die Schichtstruktur der neuen Solarzelle ist bereits 2016 zusammen mit dem französischen Halbleiterhersteller Soitec entwickelt worden. Es handelt sich um eine obere Tandemsolarzelle aus Gallium-Indium-Phosphid (GaInP) und Aluminium-Gallium-Arsenid (AlGaAs), die von Soitec auf eine untere Tandemsolarzelle aus Gallium-Indium-Arsenid-Phosphid (GaInAsP) und Gallium-Indium-Arsenid (GaInAs) „gebondet“ wurde.

Die Solarzellenschichten seien nun am ISE mit verbesserten Kontaktschichten und einer 4-lagigen Antireflexionsschicht versehen worden. Dadurch seien die Widerstandsverluste ebenso wie die Reflexion an der Vorderseite der Zelle gesunken, welche in einem breiten Spektralbereich von 300 bis 1.780 Nanometern empfindlich ist. Herkömmliche Solarzellen aus Silicium absorbieren das Sonnenlicht nur bis zu einer Wellenlänge von 1.200 Nanometern und benötigen damit keine solch breitbandige Entspiegelung, erklärt das ISE

„Zu den Anwendungsmöglichkeiten solcher höchsteffizienten Tandemsolarzellen gehören Konzentrator-Photovoltaik-Systeme, die in sonnenreichen Ländern zur effizienten Energieerzeugung beitragen,“ sagt Prof. Stefan Glunz, Bereichsleiter Photovoltaik. „Mit der Tandemphotovoltaik ist es möglich, die Grenzen von Einfachsolarzellen hinter sich zu lassen und damit letztendlich eine Senkung der Solarstromkosten zu erreichen.“