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50 Prozent heißt das Projekt am Fraunhofer ISE – und der Name ist Programm. Seit zwei Jahren werden dort Mehrfachsolarzellen erforscht, mit dem Ziel, noch effizientere Solarzellen zu entwickeln. Nun ist ein Durchbruch gelungen: Die Solarzelle erreicht den bisher besten Wirkungsgrad von 47,6 Prozent.
Rekordleistung bei Solarzelle nach einem Jahr Forschung am Fraunhofer ISE
Manchmal ist weniger mehr – wenn es um den Wirkungsgrad der Solarzelle geht, allerdings nicht. Denn: Je höher der Wirkungsgrad, desto mehr der wertvollen Solarenergie kann in Solarstrom umgewandelt werden. Und das ist es, was wir brauchen, um die Energiewende umzusetzen. Der Durchbruch ist das Ergebnis von einem Jahr Forschung: „Wir sind begeistert von diesem Ergebnis, welches nur ein Jahr nach der Eröffnung unseres neuen Zentrums für höchsteffiziente Solarzellen erzielt werden konnte“, so Dr. Frank Dimroth, Abteilungsleiter für III-V Photovoltaik und Konzentrator-Technologie am Fraunhofer ISE.
Höchsteffiziente Schichtsolarzellen als Grundlage
Grundlage für den Erfolg bildet die Schichtstruktur. Diese wurde bereits 2016 entwickelt, gemeinsam mit der Soitec AG. Dabei werden zwei Tandem-Solarzellen, jeweils aus Gallium-Indium-Phosphid (GaInP) und Aluminium-Gallium-Arsenid (AlGaAs) und Gallium-Indium-Arsenid-Phosphid (GaInAsP) und Gallium-Indium-Arsenid (GaInAs) gestapelt.
Am Fraunhofer ISE wurde dieses Konzept nun weiter optimiert. Dafür wurden zum einen die Kontaktschichten verbessert, unter anderem durch prozesstechnologische Verbesserungen an den Metallkontakten. Zum anderen wurden Antireflexionsschichten eingebaut. Dank dieser Optimierungen sinken die Widerstandsverluste und die Reflexion an der Zelle – die Solarenergie kann noch effektiver aufgenommen und verarbeitet werden.
Hohes Potenzial für die Rekord-Solarzellen des Fraunhofer ISE
Höhere Effizienz ist immer gut und vor allem im Bereich der Solartechnik stark erforscht. Dadurch müsste in Zukunft weniger Fläche aufgewendet werden, um dieselbe Solarleistung zu erreichen. Speziell für die Mehrfachsolarzellen auf dem Projekt 50 Prozent könne man sich zum Beispiel die Anwendung in Konzentrator-Photovoltaik-Systemen in sonnenreichen Ländern vorstellen, so Prof. Dr. Stefan Glunz, Bereichsleiter Photovoltaik Forschung am Fraunhofer ISE. Demnach sei die Tandemphotovoltaik eine Möglichkeit, die Grenzen der Solartechnik zu erweitern und letztlich die Kosten für Solarstrom zu senken.
Quelle: Fraunhofer ISE
