Weltrekord-Solarzelle mit 44,7% Wirkungsgrad

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(26.9.2013) Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesyste­me (ISE) erzielte gemeinsam mit Soitec, CEA-Leti und dem Helmholtz Zentrum Berlin einen neuen Weltrekord für die Um­wandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom. Die Rekord­solarzelle basiert auf einer neuen Solarzellenstruktur mit vier Teilsolarzellen. Nach gut drei Jahren Forschung konnte ein neuer Rekordwirkungsgrad von 44,7 Prozent bei einer 297-fa­chen Konzentration des Sonnenlichts gemessen werden. Dies bedeutet, dass 44,7 Prozent der gesamten Energie im Sonnen­spektrum, vom ultravioletten Licht bis hin zu langwelliger Wär­mestrahlung, in elektrische Energie umgewandelt wird. Am ISE sieht man darin einen bedeutenden Schritt hin zu einer weite­ren Kostensenkung für Solarstrom und auf dem Weg zur 50-Prozent-Solarzelle.

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 veröffentlicht. Daran anknüpfend führten weitere intensive Forschungsarbeit und Op­timierungsschritte zum vorliegenden Weltrekord von 44,7 Prozent - siehe Beitrag „Vierfach-Solarzelle mit 43,6 Prozent Wirkungsgrad unter konzentriertem Licht“ vom 27.6.2013.

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 so genannten 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:

Externe Quanteneffizienz der Vierfachsolarzelle. Die Messungen wurden am Fraunhofer ISE CalLab durchgeführt. ©Fraunhofer ISE 

Konzentratormodule werden von der Firma Soitec (gestartet in 2005 unter dem Namen Concentrix Solar als Ausgründung des Fraunhofer ISE) produziert. Diese besonders ef­fiziente Technologie wird in solaren Kraftwerken in sonnenreichen Gebieten der Erde mit hoher Direktstrahlung eingesetzt. Soitec hat Konzentratorphotovoltaik-Kraftwerke in 18 Ländern gebaut, u.a. in Italien, Frankreich, Südafrika, und Kalifornien.