39,7 Prozent – mit diesem Wirkungsgrad für eine Mehrfachsolarzelle haben Fraunhofer-Forscher ihren erst kürzlich erreichten europäischen Rekord von 37,6 Prozent noch einmal gesteigert. Die Produkte aus Halbleitern werden in der Photovoltaik-Konzentratortechnologie für Solarstromkraftwerke eingesetzt.
„Wir haben die Kontaktstrukturen unserer Solarzellen noch einmal optimiert“, erklärt Frank Dimroth vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. „Dadurch erreichen wir mit den gleichen Halbleiterstrukturen nun eine noch höhere Umwandlungseffizienz von Sonnenlicht in elektrischen Strom.“
Netzwerk aus dünnen Metalladern
Für die Anwendung in Photovoltaik-Konzentratorsystemen müssen die Mehrfachzellen bei 300 bis 600 Sonnen, das heißt bei 300 bis 600-facher Konzentration des Sonnenlichts ihre optimale Leistung erbringen. Hierfür haben die ISE-Wissenschaftler ihre Zellen weiter optimiert. Wurden bislang maximale Effizienzen bei 1.700-facher Konzentration erzielt, so sind es jetzt bei den neuen Zellen nur noch knapp 300 Sonnen. Der wesentliche Unterschied liegt in der Metallisierung der Vorderseiten.
Hier leitet ein Netzwerk aus dünnen Metalladern den Strom von der Mitte der Solarzelle bis hin zum Rand, wo er dann von einem 50 Mikrometer (µm) dicken Golddraht abgegriffen wird. Gerade unter konzentriertem Sonnenlicht ist die Struktur dieses Metall-Netzwerks entscheidend. Zum Einen müssen die Metalladern groß genug sein, um die hohen Ströme unter konzentriertem Licht mit geringem Widerstand zu transportieren. Zum Anderen müssen sie möglichst klein sein, da das Sonnenlicht das Metall nicht durchdringen kann. Damit ist die metallisierte Fläche für die Umwandlung in der Solarzelle verloren.
