Fraunhofer ISE und Soitec
PV-Modul erreicht 36,7 Prozent Wirkungsgrad
Eine neuen Rekord-Wirkungsgrad von 36,7 Prozent erreichen die neuen Konzentratormodule des Fraunhofer ISE. Den Ingenieuren gelang dies, indem sie die Fresnel-Linsen an eine neue Solarzellenstruktur angepasst haben.
Gemessen wurde der Rekord-Wirkungsgrad unter den »Concentrator Standard Testing Conditions« (CSTC). Eine der wesentlichen Voraussetzungen dafür, den Wirkungsgrad von 36,7 Prozent zu erreichen, sind die Vierfachsolarzellen der Firma Soitec, die das Fraunhofer ISE in ihren FLATCON Modulen einsetzt. Die Solarzellen basieren auf der Wafer-Bonding-Technologie. Das Modul hat eine Aperturfläche von 832 cm², d. h. auf dieser Fläche trifft das Licht auf der Moduloberfläche auf
Entscheidend für die neue Technik ist neben den Zellen die konzentrierende Optik. Im Rekordmodul wurden die neu entwickelte Vierfachsolarzelle mit Fresnel-Linsen kombiniert, die nach einem neuen Design des Fraunhofer ISE vom Industriepartner ORAFOL Fresnel Optics industriell gefertigt wurden. Das Modul nutzt 52 jeweils 16 cm² große Fresnel-Linsen, um das Sonnenlicht mit dem Faktor 230 auf etwa sieben Quadratmillimeter große Zellen zu konzentrieren. Eine Umsetzung der hohen Modulwirkungsgrade in kommerziellen Produkten erwartet das Fraunhofer ISE in ein bis zwei Jahren.
»Wir sind natürlich ganz begeistert von diesem hohen Modulwirkungsgrad«, »Dieser Erfolg zeigt uns, dass sich die hohen Wirkungsgrade der neuartigen Vierfachsolarzellen von Soitec auch auf die Module übertragen lassen«, sagt Dr. Andreas Bett, der die Entwicklung in diesem Bereich am Fraunhofer ISE seit vielen Jahren leitet und dafür im Jahre 2012 gemeinsam mit Hansjörg Lerchenmüller, Soitec Solar, mit dem Deutschen Umweltpreis ausgezeichnet wurde.
Erst vor wenigen Monaten hatte das Fraunhofer ISE, gemeinsam mit Soitec, der französischen Forschungseinrichtung CEA-Leti und dem Helmholtz-Zentrum Berlin, einen neuen Rekordwirkungsgrad für Solarzellen von 44,7 Prozent unter konzentriertem Licht bekannt gegeben. Bei dieser Rekordzelle waren erstmals vier Teilzellen verwendet worden, die aus den Verbindungshalbleitern GaInP, GaAs, GaInAs, InP bestehen. Weil die Herstellung derartiger Solarzellen im Vergleich zu Standard-Siliziumsolarzellen deutlich teurer ist, kommen sie bislang nur in Konzentratorsystemen zum Einsatz.
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE arbeitet seit vielen Jahren an der Technologie der hoch konzentrierenden Photovoltaik. Hierbei wird mittels einer Fresnel-Linse das Sonnenlicht gebündelt, um es dann auf eine sehr kleine, aber hocheffiziente Solarzelle zu lenken. Die am Fraunhofer ISE entwickelte Modultechnologie FLATCON wurde kontinuierlich weiter entwickelt.
Konzentratorphotovoltaik-Systeme werden in sonnenreichen Regionen aufgebaut und erzeugen Solarstrom für Kosten unter 8 Eurocent pro Kilowattstunde.
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