Antireflex Mehrfachsolarzelle mit Effizienzweltrekord

Weltrekord Solarzelle

Fraunhofer Forscher entwickeln Zellentechnik mit einem Wirkungsgrad von 47,6 Prozent

1. Juni 2022

Mit technischen Finessen versuchen Wissenschaftler am Fraunhofer ISE bereits seit mehreren Jahren den Wirkungsgrad von Solarzellen zu erhöhen und über die 50%-Marke zu bringen. Mit Hilfe einer Antireflexionsbeschichtung auf eine Vierfachsolarzelle ist ihnen nun einer neuer Weltrekord in Sachen Effizienz geglückt.

Hocheffiziente Solarzellen für konzentrierende Photovoltaik

Die Ergebnisse der jüngsten Forschung wurden am 30. Mai 2022 anlässlich des 2. Internationalen Tandem.PV Workshops in Freiburg präsentiert. Im einzelnen ging es um Maßnahmen zur Optimierung jeder einzelnen Schicht einer komplexen Mehrfachsolarzelle.

So hat das Forscherteam durch Verbesserungen an den Metallkontakten und Aufbringen einer Antireflexschicht eine Effizienzsteigerung der bisher besten Tandemsolarzelle von 46,1 auf 47,6 Prozent bei 665-facher Sonnenkonzentration möglich gemacht und damit die bislang effizienteste Solarzelle der Welt gebaut.

„Wir sind begeistert von diesem Ergebnis und wollen mit unserer Arbeit einen Beitrag leisten, um die konzentrierende Photovoltaik noch effizienter und wettbewerbsfähiger zu machen. Denn wir glauben, dass dies die nachhaltigste Form der erneuerbaren Stromerzeugung ist“, erläutert Dr. Frank Dimroth (Abteilungsleiter am Fraunhofer ISE) die Zielsetzung der Forschungsarbeiten.

Der Schichtaufbau der Zelle geht auf Vorentwicklungen zurück, die bereits im Jahr 2016 in Kooperation mit französischen Halbleiterspezialisten der Soitec AG durchgeführt wurden. Dabei wurde eine obere Tandemsolarzelle aus Gallium-Indium-Phosphid (GaInP) und Aluminium-Gallium-Arsenid (AlGaAs) auf eine untere aus Gallium-Indium-Arsenid-Phosphid (GaInAsP) und Gallium-Indium-Arsenid (GaInAs) angeordnet.

Prozesstechnologisch konnten durch verbesserte Kontaktschichten Widerstandsverluste reduziert und durch Aufbringen einer 4-lagigen Antireflexionsschicht die Absorbtionsqualitäten für Sonnenlicht verbessert werden.

Konventionelle Zellen aus monokristallinem Silizium absorbieren Lichtstrahlen mit einer Wellenlänge von bis zu 1.200 Nanometern. Die Antireflexschicht erweitert das Spektrum auf Licht von 300-1780 Nanometern.

Technische Details unter: www.50-percent.de

www.ise.fraunhofer.de

Bildquelle: thyssenkrupp Steel