Weltraum-Photovoltaik: Fraunhofer ISE und AZUR SPACE bleiben Partner
Freiburg, Heilbronn - Die langjährige strategische Partnerschaft bei der Entwicklung und Produktion höchsteffizienter Mehrfachsolarzellen wurde vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und der AZUR SPACE Solar Power durch einen auf weitere 20 Jahre angelegten Kooperationsvertrag verlängert. Das Fraunhofer ISE wird in den kommenden Jahren exklusiv mit AZUR SPACE, Heilbronn an neuen Generationen von Solarzellen für die Anwendung im Weltraum arbeiten.
Wirkungsgrad von 30 Prozent im Weltraum
Mehrfachsolarzellen auf der Basis von III-V Halbleitern erzielen die höchsten Wirkungsgrade für die Umwandlung des Sonnenlichts in elektrischen Strom. Klassische Vertreter für die III-V Materialien sind Gallium-Arsenid, Aluminium-Gallium-Arsenid und Gallium-Indium-Phosid. Im Gegensatz zu Silizium erlauben die III-V Halbleitermaterialien durch eine Variation in der atomaren Zusammensetzung, die Empfindlichkeit für bestimmte Wellenlängenbereiche des Sonnenspektrums zu optimieren. Stapelt man dann mehrere solcher Solarzellen mit Empfindlichkeit vom blauen bis hin zum infraroten Spektralbereich übereinander, so erhält man eine Mehrfachsolarzelle. Verschaltet werden die Zellen durch sogenannte Tunneldioden und weitere funktionale Halbleiterschichten, so dass der komplexe Schichtstapel aus bis zu 40 Einzelschichten bestehen kann. Unter den Bedingungen im Weltraum erreich diese Solarzellen einen Wirkungsgrad von etwa 30 Prozent.
Förderung durch ESA-ESTEC, DLR und BMBF
Seit 1995 finden die III-V Mehrfachsolarzellen ihren Einsatz in der Stromversorgung von Satelliten. Und für diese Anwendung ist das Potenzial noch nicht ausgeschöpft. In Zukunft sollen die Solarzellen noch mehr elektrische Leistung pro Fläche generieren, ein geringeres Gewicht haben und hochenergetisch geladenen Teilchen in der Erdumlaufbahn besser standhalten. Die Freiburger Forscher entwickeln hierfür gemeinsam mit AZUR SPACE Solar Power innovative Herstellungsprozesse für Mehrfachsolarzellen der nächsten Generation. Die Arbeiten werden durch die europäische Weltraumforschungsorganisation ESA-ESTEC sowie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR und das Bundesforschungsministerium BMBF gefördert.
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© IWR, 2011