Neuer Weltrekord für Wirkungsgrad von Mehrfachsolarzellen

Neuer Weltrekord für Wirkungsgrad bei Mehrfachsolarzellen. Das National Renewable Energy Laboratory (NREL) berichtet, dass es eine Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 47,1 Prozent entwickelt habe. Es handelt sich dabei um eine Sechsfach-Solarzelle, die auf Halbleitermaterialien aus den Gruppen III-V des Periodensystems basiert.

Die Sechsfachzelle demonstriere das außerordentliche Potenzial solcher Solarzellen, sagte John Geisz, leitender Wissenschaftler der Gruppe für hocheffiziente kristalline Photovoltaik am NREL. Er ist Hauptautor einer neuen Studie über die Zelle, die in der Zeitschrift Nature Energy erschienen ist.

140 Schichten

Um die Zelle zu konstruieren, stützten sich die NREL-Forscher auf III-V-Materialien – so genannt wegen ihrer Position im Periodensystem -, die ein breites Spektrum an Lichtabsorptionseigenschaften aufweisen. Jeder der sechs Knotenpunkte der Zelle (die photoaktiven Schichten) sei speziell dafür ausgelegt, Licht aus einem bestimmten Teil des Sonnenspektrums einzufangen.

Die Zelle enthalte rund 140 Schichten aus verschiedenen III-V-Materialien, sei aber dennoch dreimal schmaler als ein menschliches Haar. Aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades und der mit ihrer Herstellung verbundenen Kosten werden III-V-Solarzellen am häufigsten für die Stromversorgung von Satelliten verwendet. Auf der Erde sei die Sechsfach-Solarzelle jedoch gut für den Einsatz in der Konzentrator-Photovoltaik geeignet.

Weniger Fläche

„Eine Möglichkeit, die Kosten zu senken, besteht darin, die benötigte Fläche zu reduzieren“, sagt Koautor Ryan France. Das sei durch Einsatz eines Spiegel zu erreichen, der das Licht einfange und auf einen Punkt fokussiere. Der Materialverbrauch falle dann erheblich geringer aus. Dann komme man im Vergleich zu einer Flachplatten-Siliziumzelle mit einem Hundertstel oder sogar einem Tausendstel aus. Ein zusätzlicher Vorteil sei, dass die Effizienz mit der Lichtkonzentration steige.

France sieht gute Chancen für Wirkungsgrade von mehr als 50%. 100 Prozent sei aber wegen der Gesetze der Thermodynamik nicht erreichbar. Die Haupthürde für die Forschung zur Erreichung eines Wirkungsgrads von über 50% besteh derzeit darin, die Widerstandsbarrieren innerhalb der Zelle zu reduzieren, die den Stromfluss behindern.

Das NREL arbeite auch an der Senkung der Kosten von III-V-Solarzellen, um neue Märkte für hocheffiziente Zellen erschließen zu können.

14.4.2020 | Quelle: NREL| solarserver.de
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