Freiburger Solar-Forscher Frank Dimroth erhält höchstdotierten französischen Wissenschaftspreis

Der Wissenschaftler Dr. Frank Dimroth ist mit dem Preis der „Fondation Louis D“, dem am höchsten dotierten Wissenschaftspreis Frankreichs, ausgezeichnet worden. Dimroth entwickelte am Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg Mehrfach-Solarzellen mit Rekord-Wirkungsgraden. Die Preisübergabe wird am 9. Juni 2010 im Institut de France in Paris stattfinden. Um Sonnenenergie wirtschaftlich nutzen zu können, arbeiten Forscherteams weltweit an Lösungen, um die Produktionskosten zu senken und die Wirkungsgrade zur Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie zu erhöhen. Eine herausragende Variante haben Frank Dimroth und sein Team entwickelt: eine metamorphe Dreifach-Solarzelle. Sie kann mehr Sonnenlicht in Solarstrom umwandeln als viele andere Solarzellen und erzielte einen Rekordwirkungsgrad von 41,1 Prozent.
Damit dies gelingt, haben die Forscher in einer Mehrfachsolarzelle aus III-V-Verbindungshalbleitern drei Teilzellen übereinander gestapelt, die jeweils einen begrenzten Wellenlängenbereich des Sonnenlichts besonders effizient umwandeln. Auf diese Weise lassen sich Wirkungsgrade erzielen, die etwa doppelt so hoch sind wie diejenigen herkömmlicher Solarzellen auf der Basis von Silizium. „Ich freue mich außerordentlich für mein Team und das ganze Institut über diesen herausragenden Forschungspreis und die damit verbundene internationale Anerkennung unserer Arbeit“, erklärt Frank Dimroth. „Dieser Preis zeigt uns einmal mehr, dass wir auf dem richtigen Weg sind, solare Technologien zu entwickeln. Konzentratorsysteme haben das Potenzial, den Süden Europas schon in wenigen Jahren mit günstigem Sonnenstrom zu versorgen. Dies ist eine wichtige Zukunftsaufgabe, der wir uns stellen.“

Bessere Anpassung der Solarzellen an das Sonnenspektrum
Eine Mehrfachsolarzelle entsteht mit Hilfe ähnlicher Verfahren, wie sie in der Halbleiterindustrie eingesetzt werden. „Wir arbeiten mit einem modernen Epitaxieverfahren, der so genannten metallorganischen Gasphasenepitaxie“, so Frank Dimroth. Dabei werden die vielen Teilsolarzellen auf einem Germanium-Substrat nach und nach übereinander abgeschieden. Es entsteht eine hauchdünne, nur wenige Mikrometer (µm) dicke Solarzellenstruktur, der man ihre komplexe innere Struktur mit bis zu 50 monokristallinen Einzelschichten nicht mehr ansieht. Mit der Entwicklung des metamorphen Kristallwachstums haben Frank Dimroth und seine Kollegen es möglich gemacht, einen größeren Bereich an III-V-Halbleiterverbindungen für das Wachstum von Mehrfachsolarzellen zu nutzen und damit die Solarzelle noch besser an das Sonnenspektrum anzupassen.

Hocheffizienz-Konzentratortechnologie für sonnenreiche Regionen
Mehrfachsolarzellen sind bislang im Weltraum eingesetzt worden, um Satelliten mit Energie zu versorgen, erklärt das Freiburger Forschungsinstitut. Um das hohe Wirkungsgradpotenzial auch für die regenerative Stromerzeugung auf der Erde zu nutzen, haben sich Frank Dimroth und seine Kollegen einen besonderen Aufbau ausgedacht: Die Wissenschaftler haben ein photovoltaisches Konzentratormodul entwickelt, in dem Fresnel-Linsen das Sonnenlicht um den Faktor 500 auf nur 3 mm2 große Tripel-Solarzellen fokussieren. So lässt sich die teure Halbleiterfläche verringern, und der Einsatz von III-V Mehrfachsolarzellen für die Stromgewinnung in Regionen mit viel direktem Sonnenlicht wird attraktiv. „Wir erwarten, dass sich die Hocheffizienz-Konzentratortechnologie, zusätzlich zur Photovoltaik aus kristallinem Silizium und der klassischen Dünnschicht-Technologie, als dritte Technologie zur kosteneffizienten Erzeugung von Solarstrom in sonnenreichen Gebieten der Erde durchsetzt“, sagt Prof. Eicke R. Weber, Leiter des Fraunhofer ISE.

07.05.2010 | Quelle: Fraunhofer ISE | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH