Grund und Lösung für Leistungsabfall bei neuen Solarzellen gefunden

Der bisher relativ unerklärliche Leistungsabfall bei neuen Solarzellen scheint nun zu den lösbaren Problemen der Physik zu gehören. Forscher sind nicht nur der Ursache auf der Spur, sondern bieten wohl auch Abhilfe an. Das Problem ist als Lichtinduzierte Degradation (LID) schon seit langer Zeit bekannt. In den vergangenen Jahrzehnten gab es immer wieder Forscher-Teams, die der Sache auf den Grund gehen und sie vor allem beseitigen wollten. Wirklich funktioniert hat das allerdings nicht. Ein jetzt veröffentlichtes Paper weist aber darauf hin, dass man dem Problem an der University of Manchester auf die Schliche gekommen ist.

LID beschreibt einen Leistungsabfall, der nichts mit der üblichen Alterung zu tun hat. Be­trof­fen sind hier vielmehr neue Solarzellen, die erstmals in Betrieb genommen werden. Bin­nen der ersten Stunden sinkt die Effizienz dann erst einmal um bis zu 2 Prozentpunkte, an­schlie­ßend stabilisiert sich die Leistungsentwicklung wieder. Dieser Abfall wird von den Her­stel­lern in den Daten ihrer Produkte bereits mit eingerechnet und wirkt auch ver­nach­läs­sig­bar.

Etwas Wärme genügt

Das ist er im großen Maßstab gesehen aber nicht. Weltweit steigt die Leistung der in­stal­lier­ten Photovoltaik-Anlagen schnell an. Wenn es die LID nicht gäbe, würden die ver­bau­ten So­lar­mo­du­le zusätzliche Energie in einer Menge pro­du­zie­ren, die der Leistung von im­mer­hin rund 15 Kernkraftwerken entspricht. In der Summe ist der Effekt also durchaus signifikant.

Mit einem experimentellen Verfahren, das Fehler in Halbleitern aufspüren soll, ist es gelungen zu beobachten, was während der LID geschieht. Hier zeigte sich, dass ein Teil der Elektronen, die beim Lichteinfall freigesetzt werden, sich regelrecht festsetzen. Das mindert sehr schnell den elektrischen Fluss in der Silizium-So­lar­zelle. Es genügte dann, die Solarzelle bei Dun­kel­heit kurz zu erwärmen, um die Wege der Energie quasi wieder freizuspülen. Die dafür be­nö­tig­te Energie liegt deutlich unter der, die da­durch zusätzlich generiert werden kann, so dass es letztlich zu einer Effizienzsteigerung von Solaranlagen kommt.

Nach Angaben der beteiligten Forscher ist der gering wirkende Zugewinn angesichts der zahl­rei­chen Installationen letztlich enorm. Für die Erwärmung könnte man in der Praxis die oft ohne­hin vorhandenen Heizelemente nutzen, die für die Beseitigung von Schnee- und Eis-Ablagerungen auf den Modulen vorgesehen sind.

Siehe auch: Teslas Solar-Dächer sollen bald auch hierzulande zu haben sein Solarzelle, Solarpanel, Solarmodul Clearly Ambiguous (CC-BY)