Solarzellen überwinden Wirkungsgradgrenze

Wie das Fraunhofer-Institut mitteilt, weisst die neue III-V/Si-Mehrfachsolarzelle eine Wirkungsgrad von 30,2 Prozent auf. Herkömmliche Siliciumsolarzellen wandeln 26,3 Prozent des Sonnenlichts in Energie um. Die errechnete theoretische Wirkungsgradgrenze liegt bei 29,4 Prozent. 

„Unsere langjährige Expertise im Bereich der Silicium- und III-V-Mehrfachsolarzellen hat uns geholfen, diesen Meilenstein nun tatsächlich zu erreichen“, wird Frank Dimroth, Abteilungsleiter am Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in der Mitteilung zitiert. 

Für die neue Solarzelle wurden Teilzellen aus Halbleitern der chemischen Hauptgruppen III und V mit Siliciumteilzellen verbunden. Dazu wurden die III-V-Halbleiter im Vakuum unter Druck mit  einer speziell angepassten Siliciumsolarzellenstruktur verbunden. Im sogenannten Waferbonding gehen die Atome der unterschiedlichen Schichten dabei chemische Verbindungen ein. „Ein Schlüssel zum Erfolg war es, eine Prozesskette zu entwickeln, die sowohl eine ausreichend glatte und partikelfreie Silicium-Oberfläche bereitstellt als auch die unterschiedlichen Bedürfnisse von Silicium und III-V Halbleiter berücksichtigt“, erklärt Jan Benick, Teamleiter am Fraunhofer ISE. 

Trotz ihrer weitaus komplexeren Struktur besitzt die Mehrfachsolarzelle wie eine gewöhnliche Solarzelle zwei Kontakte und kann in gängige Photovoltaikmodule integriert werden. Für eine industrielle Fertigung müssten jedoch die Kosten für ihre Herstellung gesenkt werden. hs