Potential bis zu einem Wirkungsgrad von 50 Prozent
Vierfach-Solarzelle von Fraunhofer ISE mit Wirkungsgradrekord
In Kooperation mit dem Fraunhofer ISE Institut hat die französische Firma SOITEC eine neue Generation Mehrfach-Solarzellen entwickelt, die aus zwei Tandem-Zellen aufgebaut im Labor einen Wirkungsgrad von 43,6 Prozent erreichen.
»Wir freuen uns sehr über den gemeinsamen Erfolg einer 43,6 Prozent Solarzelle, den wir mit Hilfe der Technologie des Wafer-bondens erzielen konnten. Dieses Verfahren erlaubt es uns, die besten III-V Halbleitermaterialien miteinander in einer Solarzelle zu vereinen und so den Übergang zu einer neuen Generation besonders hocheffizienter Mehrfach-Solarzellen zu realisieren« sagt Dr. Frank Dimroth, Abteilungsleiter III-V – Epitaxie und Solarzellen am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg.
Zwei Tandemsolarzellen werden auf unterschiedlichen II-V Substraten abgeschieden und danach mittels Wafer-bond-Verfahren so fest miteinander verbunden, dass ein Stromfluss durch die Vierfach-Solarzelle möglich wird. Wafer-bonden ist eine von der französischen Firma SOITEC und des Entwicklungspartners CEA-Leti entwickelte Methode, bei der Halbleiterkristalle mit unterschiedlicher Gitterkonstante so verpresst werden, dass sich an der Grenzfläche atomare Bindungen ausbilden. Seit langem in der Mikroelektronikindustrie eingesetzt, haben SOITEC und CEA-Leti das Verfahren so weit optimiert, dass es die Anforderungen der Solarzellenanwendung hinsichtlich Stabilität, Transparenz und elektrischer Leitfähigkeit entspricht. Die Halbleiterschichten wurden am Fraunhofer ISE und Helmholtz Zentrum Berlin optimiert.
Ergebnis ist eine Vierfach-Solarzelle, die bei 319-facher Konzentration des Sonnenlichtes einen Wirkungsgrad von 43,6 Prozent erreicht. »Die konzentrierende Photovoltaik erreicht immer höhere Wirkungsgrade und senkt damit flächenproportionale Kosten« sagt Prof. Eicke Weber, Leiter des Fraunhofer ISE »Die neuen Solarzellen mit dem herausragenden Wirkungsgradpotenzial durch die neue Produktionstechnologie werden einen wichtigen Beitrag zum Erfolg der konzentrierenden Photovoltaik leisten. Wir sind stolz darauf, diese Entwicklung mit der Firma SOITEC durchzuführen.«
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