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Photovoltaik-Wirkungsgrad

Solarforscher pulverisieren das Shockley-Queisser-Limit

| Redakteur: Stéphane Itasse

Dünnste Schichten, die als Quantentöpfe bezeichnet werden, mit ganz speziellen elektronischen Eigenschaften, ermöglichen eine effizientere Ausnutzung des Sonnenlichts in Photovoltaikzellen.
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Dünnste Schichten, die als Quantentöpfe bezeichnet werden, mit ganz speziellen elektronischen Eigenschaften, ermöglichen eine effizientere Ausnutzung des Sonnenlichts in Photovoltaikzellen. (Bild: Innovationsallianz Photovoltaik)

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Die Physik setzt dem Wirkungsgrad von Solarzellen Grenzen. Maximal etwa 30 %, mehr ist nach dem so genannten Shockley-Queisser-Limit mit einer konventionellen Solarzelle nicht möglich. Doch mit den richtigen Konzepten lässt sich dieses Limit überwinden, wie die Innovationsallianz Photovoltaik am Dienstag mitteilt.

Gezeigt haben es die Mitglieder der Innovationsallianz in der jüngsten Weltrekordsolarzelle mit Beteiligung der Projektpartner des Forschungsvorhabens Nano-III-V-Pins. Erreicht worden sei ein Wirkungsgrag von fast 45 % in einer Stapelsolarzelle.

Besonders dünne Schichten erhöhen Solarzellen-Wirkungsgrad über das Shockley-Queisser-Limit

Das Projekt gehört zu den Grundlagenforschungsvorhaben der Innovationsallianz Photovoltaik, wie es in der Mitteilung heißt. Bahnbrechend könnten die Ergebnisse der Forscher aus Ilmenau, Duisburg, Heilbronn, Erfurt und Berlin sein. Erstmals wäre es mit Einzelzellen möglich, die berühmte Shockley-Queisser-Grenze zu durchbrechen.

Dünnste Schichten, die als Quantentöpfe bezeichnet werden, mit ganz speziellen elektronischen Eigenschaften, ermöglichen eine effizientere Ausnutzung des Sonnenlichts, wie die Innovationsallianz erläuert. Diesen Tuning-Effekt hätten die Forscher jetzt erstmals mit nanoskaligen Solarzellen nachgewiesen, bei denen die Quantentopfstruktur in einem 2D-Schichtsystem realisiert worden sei.

Forscher wollen mit Nanotechnik den Wirkungsgrad der Solarzellen weiter erhöhen

„Mit Nanotechnik kann ein größerer Teil des solaren Spektrums kostengünstig in Elektrizität umgewandelt werden. Quantentopfsysteme könnten sich in Zukunft den gegenwärtig effizientesten Solarzellen als ebenbürtig erweisen“, freut sich Projektkoordinator Thomas Hannappel von der Technischen Universität Ilmenau. „Durch eine Übertragung auf radiale Nanodrahtstrukturen verkürzen sich zudem die Transportwege in der Solarzelle, so dass sich Verluste weiter verringern lassen. Theoretisch sind damit Wirkungsgrade über dem so genannten Shockley-Queisser-Limit von 30 % zu erreichen", sagt der Sprecher des Forschungsverbunds.

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