Solarzellen erreichen neuen Wirkungsgrad-Rekord

Der Wirkungsgrad von Solarzellen ist bisher einer der Knackpunkte beim effizienten Einsatz solcher Systeme. Hier konnte nun ein neuer Rekord aufgestellt werden, der fast bis an die erhoffte 50-Prozent-Marke heranreicht. Die neue Solarzelle basiert auf einer neuen Struktur mit vier Teilsolarzellen. Nach etwas mehr als drei Jahren Forschung konnte dabei ein neuer Wirkungsgrad 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.

Entwickelt wurde das System in Zusammenarbeit von Forschern aus dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Soitec, CEA-Leti und dem Helmholtz Zentrum Berlin. Wie die Partner mitteilten, sei dies ein bedeutender 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 vorgestellt. Daran anknüpfend führten weitere intensive Forschungsarbeit und Optimierungsschritte zum vorliegenden Weltrekord von 44,7 Prozent, hieß es.

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 sogenannten 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.