Seit zwei Jahren wird am Fraunhofer ISE an dem ehrgeizigen Projekt mit dem Namen »50Prozent« gearbeitet. Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz BMWK soll erstmals eine Solarzelle mit 50 Prozent Wirkungsgrad entstehen. Nun gab es einen ersten Durchbruch: Die Forschenden haben eine Tandemsolarzelle mit einem Wirkungsrad von 47,6 Prozent unter konzentriertem Sonnenlicht entwickelt.
Das Tandem besteht aus Gallium-Indium-Phosphid (GaInP) und Aluminium-Gallium-Arsenid (AlGaAs), die auf einer weiterenn Tandemsolarzelle aus Gallium-Indium-Arsenid-Phosphid (GaInAsP) und Gallium-Indium-Arsenid (GaInAs) gebondet wurde. Diese Schichtstruktur wurde bereits 2016 vom Faunhofer ISE und der französischen Firma Soitec entwickelt. Die einzelnen Schichten wurden nun mit verbesserten Kontaktschichten und einer vierlagigen Antireflexionsschicht versehen.
Konzentration des Sonnenlichts entscheidend
Hierdurch würden Widerstandsverluste ebenso wie die Reflexion an der Vorderseite der Zelle sinken, welche in einem breiten Spektralbereich von 300-1780 Nanometern empfindlich sei, so das Fraunhofer ISE. Herkömmliche Solarzellen aus Silicium absorbierten das Sonnenlicht nur bis zu einer Wellenlänge von 1200 Nanometern und benötigten damit keine solch breitbandige Entspiegelung, heißt es weiter.
Der Wirkungsgrad der neuen Vierfachsolarzelle steigt bis zu einer Konzentration des Sonnenlichts von 665 an. Mehrfachsolarzellen gehören seit jeher zu den effizientesten Solarzellen der Welt. Sie entfalten ihr höchstes Potenzial, wenn das Sonnenlicht zusätzlich durch Linsen auf wenige Quadratmillimeter kleine Bauelemente gebündelt wird.
»Zu den Anwendungsmöglichkeiten solcher höchsteffizienten Tandemsolarzellen gehören Konzentrator-Photovoltaik-Systeme, die in sonnenreichen Ländern zur effizienten Energieerzeugung beitragen,« sagt Professor Stefan Glunz, Bereichsleiter Photovoltaik Forschung am Fraunhofer ISE. »Mit der Tandemphotovoltaik ist es möglich, die Grenzen von Einfachsolarzellen hinter sich zu lassen und damit letztendlich eine Senkung der Solarstromkosten zu erreichen.“ (lm)
