Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben eine Mehrfachsolarzelle aus Silicium entwickelt. Damit kann ein Drittel der Sonnenlichtenergie in Strom umgewandelt werden.

Komplexes Inneres, herkömmliches Aussehen

Bereits im September 2015 feierten die Freiburger Solarforscher einen Wirkungsgradrekord von 25,1 Prozent. Nur ein Jahr später demonstrierte das ISE gemeinsam mit dem Industriepartner EVG einen Wirkungsgrad von 30,2 Prozent und erhöhte diesen im März 2017 auf 31,3 Prozent. Jetzt konnte erneut die Lichtabsorption und die Ladungstrennung im Silicium noch einmal deutlich verbessern werden: damit steht ein neuer Rekordwert von 33,3 Prozent.

Die jetzt erzielte hohe Umwandlungseffizienz der Mehrfachsolarzelle erreichte das Team durch ein komplexes Verfahren mittels Halbleiterschichten und verschalteten Tunnelioden. Die dabei verwendeten Schichten messen gerade einmal 0.002 mm - weniger als ein zwanzigstel der Dicke eines Haars. „Der Solarzelle sieht man die komplexe innere Struktur nicht an. Sie besitzt wie herkömmliche Siliciumsolarzellen einen einfachen Vorder- und Rückseitenkontakt und kann wie diese in Photovoltaik-Module integriert werden“, erklärt das Forscherteam.

„Die Entwicklung ist noch nicht am Ziel“

Solarzellen aus Silicium dominieren heute den globalen Photovoltaikmarkt mit einem Anteil von rund 90 Prozent. Forschung und Industrie tasten sich mit neuen Technologien an die theoretische Wirkungsgradgrenze des Halbleitermaterials Silicium heran. So auch in Freiburg: am Fraunhofer-Institut soll ein neues Zentrum für „höchsteffiziente Solarzellen“ entstehen. Dort wollen Wissenschaftler sowohl an III-V- als auch an Siliciumtechnologien der nächsten Generation tüfteln.

"Die Photovoltaik ist eine der wichtigsten Säulen für die Energiewende", betont Andreas Bett, Institutsleiter des Fraunhofer ISE und führt aus: "Die Kosten sind inzwischen so weit gesunken, dass die Photovoltaik eine wirtschaftliche Alternative zu konventionellen Energien darstellt. Aber diese Entwicklung ist noch lange nicht am Ende, und das neue Ergebnis zeigt, wie wir durch höhere Wirkungsgrade den Materialverbrauch reduzieren und damit nicht nur die Kosten noch weiter optimieren, sondern Solarstrom auch ressourcenschonend herstellen können.“ (aho)