Höchsteffiziente Mehrfachsolarzellen und Konzentratormodule

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme – ISE in Freiburg, entwickelte eine Dreifachsolarzelle bestehend aus den Verbindungshalbleitern Galliumindiumphosphid, Galliumindiumarsenid und Germanium.
Der spezielle Aufbau ermöglicht es, fast das gesamte Spektrum des Sonnenlichts optimal zur Energieerzeugung zu nutzen und mit einem Wirkungsgrad von 41,1 Prozent mehr Sonnenlicht in Strom umzuwandeln als je zuvor. Hierzu werden mehrere Solarzellen aus mehr als 20 einzelnen Schichten mit einer sehr guten Qualität übereinander gestapelt. Die Struktur der Halbleiterschicht, die Materialqualität, die Metallkontakte sowie die Antireflexschichten wurden optimiert.

Ursprünglich wurden Mehrfach-Solarzellen für den Weltraum entwickelt. Da das Herstellungsverfahren vergleichsweise teuer ist, kamen diese Zellen auf der Erde bisher nicht zum Einsatz. Die Kombination der hocheffizienten Zellen mit einem Linsen-Verstärker sorgt dafür, dass im Vergleich zu herkömmlichen Solarmodulen nur noch etwa ein Fünfhundertstel der Halbleiterfläche benötigt wird. Die Zellen in den eigens entwickelten Konzentratormodulen sind nur drei Quadratmillimeter groß. Damit die Zellen nicht überhitzen, sind sie auf einen Kupferträger aufgebracht, der die Wärme ausreichend gut verteilt. So reicht es, die Solarzelle nur passiv zu kühlen. Unter dem Namen FLATCON® sind diese Module seit 2007 auf dem Markt und beispielsweise in einem spanischen Solarpark im Einsatz. Das Institut verfügt über ein Demonstrationslabor mit Maschinen, wie sie auch in der Industrie genutzt werden. Ein Spin-off aus dem ISE, die Firma Concentrix Solar GmbH, produziert die Konzentratorsysteme.



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Bild: Fraunhofer / Dirk Mahler – Dr. Andreas Bett und Dr. Frank Dimroth (v.l.n.r.) arbeiten an höchsteffizienten Solarzellen und konzentrierenden Solarmodulen, um Strom von der Sonne billiger zu machen.
 

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