24.09.2013, 09:53 Uhr

Neuer Solarzellen-Weltrekord mit 44,7 Prozent Wirkungsgrad

Freiburg – Großer Fortschritt für die Photovoltaik: Ein deutsch-französisches Forschungsteam hat einen neuen Rekord bei der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom erreicht. Die neuartige Solarzelle kommt auf einen Wirkungsgrad von 44,7 Prozent.

Die Rekordsolarzelle basiert auf einer neuen Solarzellenstruktur mit vier Teilsolarzellen. Nach rund drei Jahren Forschung konnte ein neuer Rekordwirkungsgrad von 44,7 Prozent bei einer 297-fachen Konzentration des Sonnenlichts gemessen werden, teilte das federführende Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) aus Freiburg am späten Montag mit.

Dies bedeutet, dass 44,7 Prozent der gesamten Energie im Sonnenspektrum, vom ultravioletten Licht bis hin zu langwelliger Wärmestrahlung, in elektrische Energie umgewandelt wird. Dies sei ein bedeutender Schritt hin zu einer weiteren Kostensenkung für Solarstrom und auf dem Weg zur 50-Prozent-Solarzelle.

Einsatz in Konzentrator-Photovoltaik

Bereits im Mai 2013 hatte das deutsch-französische Team aus Fraunhofer ISE, Soitec, CEA-Leti und Helmholtz Zentrum Berlin eine Solarzelle mit 43,6 Prozent Wirkungsgrad entwickelt. Daran anknüpfend führten weitere intensive Forschungsarbeit und Optimierungsschritte zum vorliegenden Weltrekord.

Derartige Solarzellen werden in der Konzentrator-Photovoltaik (CPV) eingesetzt, einer Technologie, die an den sonnenreichen Standorten der Welt doppelt so hohe Wirkungsgrade wie konventionelle Solarkraftwerke ermöglicht. Aus der Weltraumtechnologie kommend, hat sich der Einsatz von sogenannten III-V Mehrfachsolarzellen durchgesetzt, um höchste Wirkungsgrade bei der Umwandlung des Sonnenlichts in Strom zu realisieren. Bei Mehrfachsolarzellen werden mehrere Zellen aus unterschiedlichen III-V-Halbleitermaterialien übereinander gestapelt. Die einzelnen Teilsolarzellen absorbieren unterschiedliche Spektralbereiche des Sonnenlichts.

Neues Verfahren gibt des Ausschlag

„Neben verbessertem Material und optimierter Struktur spielt vor allem ein neues Verfahren, das Wafer-Bonden, eine zentrale Rolle. Mit diesem Verfahren verbinden wir zwei Halbleiterkristalle miteinander, die aufgrund unterschiedlicher Kristallgitter nicht aufeinander passen. So können wir die optimale Halbleiterkombination für höchsteffiziente Solarzellen herstellen“; sagt Dr. Frank Dimroth, Abteilungs- und Projektleiter für das Entwicklungsvorhaben am Fraunhofer ISE.


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