Mehrfachsolarzelle mit Konzentratortechnik

Die Entwicklung einer Mehrfachsolarzelle, die viel mehr Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln kann, brachte Hansjörg Lerchenmüller, Dr. Andreas W. Bett und Dr. Klaus-Dieter Rasch den Deutschen Zukunftspreis 2010 ein.
Bisher konnte nur ein bestimmter Anteil des Sonnenlichts zur Energiegewinnung genutzt werden. Seit 15 Jahren arbeiteten Forscher des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) an effizienteren Lösungen. Bei der Konzentrator-Solarzelle werden verschiedene Halbleiter, die unterschiedliche Wellenbereiche aufnehmen, übereinander gestapelt. So kann fast das gesamte Lichtspektrum zur Energieerzeugung erschlossen werden.

“[… ]Hansjörg Lerchenmüller, Dr. Andreas W. Bett und Dr. Klaus-Dieter Rasch sind für den Deutschen Zukunftspreis nominiert. Gemeinsam haben sie spezielle Solarzellen, -module und -systeme entwickelt, die doppelt so viel Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln wie dies auf Basis von Silizium möglich ist. Das Prinzip: Mehrfachsolarzellen, die unterschiedliche Wellenlängenbereiche des Sonnenlichts aufnehmen, werden kombiniert mit Linsen, die das Sonnenlicht konzentrieren.
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Diese Kombination ist heute als Konzentratortechnologie weltweit etabliert. Neben der Silizium- und Dünnschichttechnologie für Dach- oder Freiflächen, spielt sie für große Kraftwerke in sonnenreichen Gegenden eine wichtige Rolle.

Bis heute wird in 85% der Photovoltaikmodule kristallines Silizium verwendet. Doch dieses Halbleitermaterial wandelt nur einen bestimmten Wellenlängenbereich des Sonnenlichts in elektrische Energie, weshalb der Wirkungsgrad begrenzt ist. Deshalb widmeten sich bereits vor fünfzehn Jahren Forscher des Fraunhofer-ISE einem neuen Ansatz. Sie stapelten mehrere Schichten aus unterschiedlichen Halbleitern in einer Solarzelle.

Jeder Halbleiter nimmt anderen Wellenlängenbereich des Sonnenlichts auf

In diesen winzigen Solarzellen mit 3 mm Durchmesser werden Halbleiter aus den Gruppen III und V des Periodensystems (Galliumindiumphospid, Galliumindiumarsenid und Germanium) übereinander abgeschieden. “Jeder Halbleiter nimmt einen anderen Wellenlängenbereich des Sonnenlichts auf – die Energieausbeute addiert sich”, so Dr. Andreas Bett, Bereichsleiter “Materialien – Solarzellen und Technologie” und stellvertretender Institutsleiter am Fraunhofer-ISE.
Mehrfachsolarzellen zunächst für den Einsatz im Weltall gedacht.

Mehrfachsolarzellen waren zunächst für den Einsatz im Weltall gedacht. Die am Fraunhofer-ISE entwickelten III-V Solarzellen werden von Azur Space industriell gefertigt und zur Energieversorgung von Telekommunikationssatelliten eingesetzt. Das Unternehmen spezialisierte sich aber auch auf die kostengünstige Herstellung der terrestrischen Variante von Mehrfachsolarzellen. [ …]” Quelle

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