Solarzellen-Bestwert am Fraunhofer ISE
Monolithische Tandem-Konzentratorzellen erzielen über 30 % Wirkungsgrad
Das Fraunhofer ISE kann einen neuen Wirkungsgradrekord vermelden: Monolithische Tandem-Konzentratorsolarzellen erreichen Wirkungsgrade bis 31 %. Nachdem die Freiburger Forscher mit mechanisch gestapelten Tandemzellen aus GaAs/GaSb schon kürzlich 31.1 % erzielt hatten, wurde nun auch für monolithische Tandem-Konzentratorzellen die magische Schallmauer von 30 % durchbrochen.
Die Wissenschaftler am Fraunhofer ISE entwickelten dazu neue Schichtstrukturen auf der Basis von Gallium-Indium-Arsenid und Gallium-Inidum-Phosphid, die in einem einzigen Prozess hergestellt werden können. Für diesen Prozess wurde eine Abscheideanlage der Firma AIXTRON AG aus Aachen eingesetzt. Es handelt sich dabei um eine Anlage, wie sie auch in der Industrie zur Herstellung von Solarzellen für die Anwendung im Weltraum genutzt wird.
Tandemsolarzellen, bislang vorwiegend im Weltraum eingesetzt, wandeln durch spektral angepasste Teilsolarzellen die unterschiedlichen Bereiche der Sonnenstrahlung mit höherem Wirkungsgrad in elektrische Energie um. Sie stellen somit eine Möglichkeit zur Kostenreduktion dar. Die am Fraunhofer ISE entwickelten Zellen kommen in Konzentratormodulen zur Anwendung. Linsen oder Spiegelsysteme konzentrieren dabei das Sonnenlicht um einen Faktor 100 bis 1000. Dies birgt den Vorteil, dass die Fläche der kostenintensiven hocheffizienten photovoltaischen Energiewandler minimiert werden kann, denn die optischen Konzentratoren bündeln die Solarenergie auf wenig Fläche.
Selbst bei einem Konzentrationsfaktor von 1300 erzielen die neuentwickelten Zellen noch einen Wirkungsgrad von 29 %. "Solch hohe Wirkungsgrade bei einer so hohen Konzentration des Sonnenlichtes wurden bisher noch nie erzielt", konstatiert Dr. Andreas Bett, Leiter der Gruppe 'III-V-Photovoltaikzellen und Schichtstrukturen' am Fraunhofer ISE. "Dies ist ein Meilenstein bei der Entwicklung von Konzentrator-Solarzellen in der Photovoltaik". Da für Konzentratorsysteme die direkte Sonneneinstrahlung notwendig ist, können sie vor allem in sonnigen Regionen kostengünstiger solare Energie erzeugen.
Bei einer konsequenten Weiterentwicklung erwartet das Fraunhofer ISE, dass auch Wirkungsgrade über 35 % erzielt werden können. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie hat diese Arbeiten gefördert.
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