{"id":54241,"date":"2013-05-23T00:00:00","date_gmt":"2013-05-22T22:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/energie\/vierfach-solarzelle-mit-436-prozent-wirkungsgrad-unter-konzentriertem-licht.html"},"modified":"2013-05-23T00:00:00","modified_gmt":"2013-05-22T22:00:00","slug":"vierfach-solarzelle-mit-436-prozent-wirkungsgrad-unter-konzentriertem-licht","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/energie\/vierfach-solarzelle-mit-436-prozent-wirkungsgrad-unter-konzentriertem-licht\/","title":{"rendered":"Vierfach-Solarzelle mit 43,6 Prozent Wirkungsgrad unter konzentriertem Licht"},"content":{"rendered":"

Neuartige Produktionstechnologie erm\u00f6glicht h\u00f6here Wirkungsgrade. In einem ambitionierten Industrieprojekt mit der franz\u00f6sischen Firma SOITEC arbeitet das Fraunhofer ISE gegenw\u00e4rtig an einer neuen Generation von Mehrfach-Solarzellen, die das Potenzial haben in Zukunft Wirkungsgrade bis zu 50% unter konzentriertem Sonnenlicht zu erreichen. Hierzu werden anstelle der bisher g\u00e4ngigen Dreifach-Solarzellen, die aus Halbleitermaterialien der Gruppen III und V des Periodensystems bestehen \u2013 nun erstmals Vierfach-Solarzellen eingesetzt. <\/p>\n

Dabei werden zun\u00e4chst zwei Tandemsolarzellen separat auf unterschiedlichen III-V Substraten abgeschieden und anschlie\u00dfend durch das so genannte Wafer-bond-Verfahren so fest miteinander verbunden, dass die Grenzfl\u00e4che den Stromfluss durch die Vierfach-Solarzelle erlaubt. Mehrfach-Solarzellen finden ihren Einsatz in Konzentratorphotovoltaik-Kraftwerken.<\/p>\n

„Wir freuen uns sehr \u00fcber den gemeinsamen Erfolg einer 43,6% 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 \u00dcbergang zu einer neuen Generation besonders hocheffizienter Mehrfach-Solarzellen zu realisieren“ sagt Dr. Frank Dimroth, Abteilungsleiter III-V \u2013 Epitaxie und Solarzellen am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Solare Energiesysteme ISE in Freiburg.<\/p>\n

„Dabei kombinieren wir Kristalle miteinander, die eigentlich nicht zueinander passen und daher mit herk\u00f6mmlichen Verfahren auch nicht mit hoher Qualit\u00e4t direkt aufeinander abgeschieden werden k\u00f6nnen.“ Unter Wafer-bonden versteht man eine Methode, bei der Halbleiterkristalle mit unterschiedlicher Gitterkonstante so verpresst werden, dass sich an der Grenzfl\u00e4che atomare Bindungen ausbilden.<\/p>\n

Diese Technologie stellt ein zentrales Know-How der franz\u00f6sischen Firma SOITEC<\/a> und des Entwicklungspartners CEA-Leti dar. Sie wird seit Jahrzehnten bei der Herstellung spezieller Substrate f\u00fcr die Mikroelektronikindustrie eingesetzt. SOITEC und CEA-Leti haben es gemeinsam geschafft, das Wafer-bonden so weiterzuentwickeln, dass die spezifischen Anforderungen der Solarzellenanwendung erf\u00fcllt werden. Hierbei sind neben einer hohen Stabilit\u00e4t insbesondere optische Transparenz und elektrische Leitf\u00e4higkeit von hoher Bedeutung.<\/p>\n

Mehr als 30 Halbleiterschichten mussten am Fraunhofer ISE f\u00fcr die neue Vierfach-Solarzelle verfahrenstechnisch optimiert werden. Ein Teil der Struktur wurde am Helmholtz Zentrum Berlin \u2013 Arbeitsgruppe Prof. Thomas Hannappel, heute TU Ilmenau \u2013 entwickelt, an das Fraunhofer ISE transferiert und in den Epitaxieprozess integriert.<\/p>\n

Das Ergebnis dieser deutsch-franz\u00f6sischen Zusammenarbeit ist eine Vierfach-Solarzelle, die einen herausragenden Wirkungsgrad von 43,6% bei 319-facher Konzentration des Sonnenlichts erreicht. Bei einem Konzentrationsfaktor zwischen 250 und 500 Sonnen liegt der Wert durchgehend \u00fcber 43%. Erstmals wurde ein derartig hoher Wirkungsgrad mit einer Solarzelle aus vier in Serie verschalteten pn-\u00dcberg\u00e4ngen nachgewiesen. Die weitere Entwicklung der neuen Vierfach-Solarzellen verspricht in Zukunft noch h\u00f6here Wirkungsgrade bis 50%.<\/p>\n

Die besonders effizienten Mehrfach-Solarzellen sollen in den photovoltaischen Konzentratormodulen der Firma SOITEC, ehemals Concentrix Solar GmbH, zum Einsatz kommen. Concentrix Solar, eine Ausgr\u00fcndung des Fraunhofer ISE, wurde 2009 von der franz\u00f6sischen SOITEC SA \u00fcbernommen. Seither entwickelt das Fraunhofer ISE die h\u00f6chsteffizienten Solarzellen und punktfokussierenden Konzentratormodule im Auftrag von SOITEC weiter. Die Technologie wird weltweit in Solarkraftwerken an Standorten mit besonders hoher Sonneneinstrahlung eingesetzt.<\/p>\n

„Die konzentrierende Photovoltaik erreicht immer h\u00f6here Wirkungsgrade und senkt damit fl\u00e4chenproportionale Kosten\u00ab sagt Prof. Eicke Weber, Leiter des Fraunhofer ISE \u00bbDie 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 durchzuf\u00fchren.“<\/p>\n

Die deutsch-franz\u00f6sische Kooperation zwischen dem Fraunhofer ISE, dem CEA-Leti und SOITEC startete mit dem Fraunhofer-Carnot Projekt „SolarBond“, das zwischen 2009 und 2011 von der franz\u00f6sischen Agence Nationale de la Recherche (ANR) und dem deutschen Bundesforschungsministerium BMBF gef\u00f6rdert wurde. Die Partner konnten in diesem Projekt erstmals den Transfer ultra-d\u00fcnner III-V Solarzellenschichten und den Einsatz wiederverwendbarer Substrate demonstrieren \u2013 ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Kommerzialisierung der neuen Vierfach-Solarzellen. Die erfolgreiche Zusammenarbeit war 2011 mit dem Deutsch-Franz\u00f6sischen Wirtschaftspreis ausgezeichnet worden.<\/p>\n

Quelle<\/h5>\n

Fraunhofer-Institut f\u00fcr Solare Energiesysteme ISE 2013<\/p>\n

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