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Durchbruchs-Doppel Forscher erreichen Weltrekord bei Tandemsolarzellen-Effizienz

Quelle: Fraunhofer ISE 2 min Lesedauer

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Am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) wurden zwei Tandemphotovoltaik-Module so gebaut, dass sie jetzt Rekordwirkungsgrade ins Spiel bringen ...

Weltrekord in Sachen Solarzelleneffizienz am Fraunhofer ISE! Die beiden Forscher präsentieren ein neu entwcikeltes III-V-Germanium-Photovoltaik-Modul, genauer gesagt, ein Tandemmodul mit 34,2 Prozent Wirkungsgrad (Siliziumsysteme schaffen in der Praxis 24 Prozent).(Bild: Fraunhofer ISE / J. Forster)
Weltrekord in Sachen Solarzelleneffizienz am Fraunhofer ISE! Die beiden Forscher präsentieren ein neu entwcikeltes III-V-Germanium-Photovoltaik-Modul, genauer gesagt, ein Tandemmodul mit 34,2 Prozent Wirkungsgrad (Siliziumsysteme schaffen in der Praxis 24 Prozent).
(Bild: Fraunhofer ISE / J. Forster)

Ein III-V-Germanium-PV-Modul mit 34,2 Prozent Wirkungsgrad und Solarzellen von Azur Space in Kombination mit Antireflexstrukturen von Temicon wurde am Fraunhofer ISE zum effizientesten Solarmodul der Welt gemacht, wie es heißt. Ein III-V-Silizium-PV-Modul punktet dabei mit 31,3 Prozent Effizienz als Rekordhalter seiner Klasse. Als Basis diene die etablierte und dabei noch günstige Siliziumtechnologie, die aber über einen Wirkungsgrad von knapp über 29 Prozent nicht herauskomme (heutige Zellen erreichen immerhin 24 Prozent). Beide Tandemsolarzellen-Technologien sollen demnach das Potenzial haben, die bestehende Anwendungslücke zwischen den üblichen Freiflächen- und Dach-PV-Systemen und den hochleistungsfähigen aber teuren Weltraum-Solarzellen zu schließen. Denn III-V im Tandem mit Silizium als günstigere und III-V auf Germaniumbasis als etwas effizientere Variante, seien demnach beide interessante Alternativen für integrierte PV-Anwendungen, wenn die vorhandene Fläche eher begrenzt sei.

Mehrfachsolarzellen-Systeme sind einfach effizienter

Was genau hat man gemacht? Nun, ein 833 Quadratzentimeter messendes Tandemmodul mit 34,2 Prozent Wirkungsgrad baute man am ISE im Rahmen des Projekts „Vorfahrt“. Es besteht aus 3-fach-III-V-Germanium-Zellen, die der Projektkoordinator Azur Space Solar Power für die neue Modultechnik weiterentwickelt hat, wie man dazu erfährt. Dafür passte der Solarzellenhersteller seine 3-fach-Solarzellentechnik an das terrestrische Sonnenspektrum an, sodass die Systeme nun in vergleichbaren Stückzahlen und auf den selben Wafer-Formaten wie Weltraumsolarzellen produziert werden können. Der Partner Temicon verbesserte schließlich den Wirkungsgrad des Moduls. Und zwar durch eine mittels Nanoimprint übertragene stochastische Oberflächenstruktur auf der Glasoberfläche, die Reflexionsverluste an dieser Grenzfläche des Rekordmoduls minimiert, wie man erklärt. Ein vom Forschungsteam so hergestelltes, 218 Quadratzentimeter großes Modul erzielte nun einen Rekordwirkungsgrad von, wie oben schon erwähnt, 31,3 Prozent, was die Vorteile der Kombination mehrerer Halbleiter zu Mehrfachsolarzellen-Systemen eindrücklich beweist.

Die weiteren Partner bei diesem Forschungsvorhaben

An der Weiterentwicklung der III-V-Silizium-Solarzelle zum Modul waren noch weitere Kooperationspartner beteiligt. Darunter III/V-Reclaim, ICB GmbH & Co. KG, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), LPKF Laser & Electronics SE, Provatic International sowie die Sunset Energietechnik GmbH. Am III-V-auf-Germanium-Weltrekordmodul arbeiteten neben Azur Space und Temicon auch Gochermann Solar Technology, Audi und Elektra Solar. Das Ganze wurde übrigens durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie finanziert.

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