Rekord: Solarzellen mit 44,5 % Wirkungsgrad

17. Juli 2017, 12:53 Uhr
Sonnenenergieernte. Bild: Elektor/TS
Sonnenenergieernte. Bild: Elektor/TS
Forschern der School of Engineering and Applied Science an der George Washington University in Washington DC gelang die Entwicklung einer Mehrschicht-Solarzelle in Konzentrator-Technik mit dem sensationellen Wirkungsgrad von 44,5 %. Hierzu sind mehrere Schichten übereinander montiert, die für Licht verschiedener Wellenbereiche sensibel sind und so vor allem auch den langwelligen Bereich des Sonnenlichts abschöpfen.

Bei dieser Rekord-Zelle wurden zwei Techniken kombiniert: Zunächst handelt es sich um eine sogenannte Konzentrator-Zelle. Dabei wird das Sonnenlicht mit einer Linse auf eine relative kleine Solarzelle (hier nur etwa 1 mm²) konzentriert, was Silizium vor allen Dingen bei den Experimenten spart. Außerdem ist die Solarzelle aus mehreren übereinanderliegenden semitransparenten Schichten aufgebaut, die jeweils für einen bestimmten spektralen Bereich empfindlich sind und die anderen Wellenlängen weitgehend passieren lassen.

Da Solarzellen nicht sonderlich breitbandig sind und ihre spektrale Empfindlichkeit von der Bandlücke abhängt, ist dieses Vorgehen das bisher einzige Verfahren, einen größeren spektralen Anteil des Sonnenlichts nutzbar zu machen. Die von der Sonne durch die Atmosphäre auf die Erdoberfläche gelangende elektromagnetische Strahlung transportiert 99 % der Energie im Spektrum zwischen 250 nm und 2,5 µm. Gerade der langwellige Teil ist es, der mit konventionellen Solarzellen nicht richtig genutzt wird. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials unter dem Titel GaSb-based Solar Cells for Full Solar Spectrum Energy Harvesting veröffentlicht.
 
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