Mehr Strom aus Licht: Ein deutsches Forschungsteam hat den Wirkungsgrad einer Mehrfachsolarzelle erstmals auf 47,6 Prozent gesteigert – allerdings wird dieser Rekordwert nur bei hochkonzentriertem Sonnenlicht im Labor erreicht. Dennoch ist das aus zwei übereinander geschichteten Tandemsolarzellen bestehende Modul damit die effizienteste Solarzelle weltweit. Einsatzgebiete solcher Mehrfach-Solarzellen sehen die Wissenschaftler unter anderem in Konzentrator-Photovoltaik-Systemen.
Ob klassische Silizium-Solarzelle, organisches Dünnschicht-Modul oder Tandem-Solarzelle: Wenn es um die Leistung eines Photovoltaikmoduls geht, ist der Wirkungsgrad entscheidend. Er gibt an, wie effizient das Sonnenlicht in elektrische Energie umgewandelt wird und bestimmt damit die Stromausbeute, die Kosten und auch die Nachhaltigkeit solarer Energieerzeugung. Unter normalen Bedingungen liegt der Wirkungsgrad gängiger Photovoltaikzellen bei unter 30 Prozent – ein Großteil der Sonnenenergie wird demnach nicht genutzt.
Im Stapel effizienter
Abhilfe schaffen sollen Tandem-Solarzellen: In ihnen werden mehrere Solarzellen aus unterschiedlichen Halbleiter-Materialien übereinander geschichtet. Weil diese Materialien jeweils leicht unterschiedliche Spektralbereiche des Lichts absorbieren und in Strom umwandeln können, ist der Wirkungsgrad solcher Mehrfach-Solarzellen höher. Schon seit zwei Jahren arbeiten Forschende am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE daran, dabei die Marke von 50 Prozent Wirkungsgrad zu knacken.
Im Rahmen des Projekts „50Prozent“ suchen sie dafür nach Möglichkeiten, jede einzelne Schicht der komplexen Mehrfachsolarzellen weiter zu optimieren. Auch an den Metallkontakten und der Antireflexions-Beschichtung der Oberflächen werden Verbesserungen erforscht und getestet. Zudem entwickeln die Wissenschaftler auch die Messtechnik weiter, um die Zellen nach international anerkannten Kalibrierstandards vermessen zu können.
