{"id":70610,"date":"2021-04-25T09:34:38","date_gmt":"2021-04-25T07:34:38","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=70610"},"modified":"2021-04-25T09:45:10","modified_gmt":"2021-04-25T07:45:10","slug":"tandem-photovoltaik-ermoeglicht-hoehenfluege-bei-wirkungsgraden","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/tandem-photovoltaik-ermoeglicht-hoehenfluege-bei-wirkungsgraden\/","title":{"rendered":"Rekord-Wirkungsgrad von 35,9 Prozent f\u00fcr III-V\/Si-Tandem-Solarzelle"},"content":{"rendered":"\n

Die neue monolithische Dreifachsolarzelle \u2013 oder III-V\/\/Si Tandemsolarzelle \u2013 wandelt 35,9% des Sonnenlichts in elektrische Energie.<\/p>\n\n\n\n

Seit 40 Jahren betreibt das Fraunhofer ISE Spitzenforschung in der Photovoltaik, mit immer wieder neuen Rekordwirkungsgraden in unterschiedlichen Materialklassen und wichtigen Beitr\u00e4gen zur Kostenreduzierung von Solarstrom, der heute die g\u00fcnstigste Form der Energiebereitstellung ist. Photovoltaik ist neben Windenergie die zentrale S\u00e4ule der Energiewende. Mit dem Ziel, den Fl\u00e4chenbedarf und den Materialeinsatz von Solarmodulen noch weiter zu reduzieren, legt das Institut aktuell einen Fokus auf die Tandem-Photovoltaik, bei der durch die Verbindung unterschiedlicher Solarzellenmaterialien bisherige Effizienzgrenzen durchbrochen werden k\u00f6nnen. So gelang es den Freiburger Forscherinnen und Forschern jetzt, mit einer monolithischen Tandemzelle bestehend aus III-V-Halbleitern und Silicium einen neuen Weltrekord aufzustellen.<\/p>\n\n\n\n

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\u00a9 Fraunhofer ISE\/ Foto: Michael Schachtner | Die neue III-V\/\/Silicium Tandemsolarzelle mit 35,9 % Wirkungsgrad. Die oberste Teilzelle leuchtet rot, ein Zeichen f\u00fcr hervorragende Materialqualit\u00e4t. Die nanostrukturierte R\u00fcckseite schimmert in Regenbogenfarben.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Die neue monolithische Dreifachsolarzelle \u2013 oder III-V\/\/Si Tandemsolarzelle \u2013 wandelt 35,9% des Sonnenlichts in elektrische Energie. Gemessen wurde dieser Wert unter dem terrestrischen AM1.5g Spektrum und stellt damit einen neuen Weltrekord dar. Und es ist nicht nur der hohe Wirkungsgrad, der diese Solarzelle auszeichnet, sie zeigt gleichzeitig, welches Potenzial in der Tandemphotovoltaik aufbauend auf Silicium steckt. <\/p>\n\n\n\n

In der neuen Rekordzelle sind alle Schichten aus III-V-Halbleitern direkt mit der Silicium-Unterzelle auf atomare Ebene verbunden, sie gleicht von au\u00dfen gesehen einer herk\u00f6mmlichen Solarzelle mit zwei Kontakten. Mit dieser Bauweise erreicht die Zelle denselben Wirkungsgrad wie die beste mechanisch gestapelte Struktur mit vier Kontakten, die 2017 von NREL, CSEM und EPFL gemeinsam publiziert wurde. \u00bbEin wesentlicher Schritt, mit dem wir die Verbesserung erreicht haben, ist der Einsatz eines neuen Verbindungshalbleiters (GaInAsP) in der Mittelzelle\u00ab, sagt Patrick Schygulla, Doktorand in der Abteilung III-V Photovoltaik und Konzentratortechnologie am Fraunhofer ISE. <\/p>\n\n\n\n

\u00bbDurch das neue Material konnten wir die Lebensdauer der Ladungstr\u00e4ger noch einmal weiter verbessern und damit eine h\u00f6here Spannung der Zellen erreichen. Es ist toll zu sehen, dass unsere Materialentwicklung nun auch in den III-V\/\/Si Dreifachsolarzellen erfolgreich war.\u00ab<\/p>\n\n\n\n

Die III-V\/\/Si Tandemzellen adressieren zun\u00e4chst Anwendungen, bei denen eine hohe Leistung pro Fl\u00e4che besonders vorteilhaft ist wie zum Beispiel in elektrisch betriebenen Flugzeugen und Drohnen. Die Produktionskosten der Zellen liegen heute noch deutlich \u00fcber denjenigen klassischer Silicium-Einfachsolarzellen. Dies liegt an der aufw\u00e4ndigen Epitaxie der III-V Schichten und den vielen zus\u00e4tzlichen Halbleiterprozessen, die bei der Herstellung der Zellen notwendig sind. Die Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer ISE arbeiten intensiv daran, die Herstellung in Zukunft kosteng\u00fcnstiger zu machen und damit auch den terrestrischen Photovoltaikmarkt zu adressieren.<\/p>\n\n\n\n

\u00bbIII-V-Halbleitermaterialien auf Silicium ist einer unserer Ans\u00e4tze, um \u00fcber Tandem-Strukturen \u2013 also die Verbindung unterschiedlicher leistungsstarker Materialien \u2013 zu noch h\u00f6heren Solarzellen-Wirkungsgraden zu kommen\u00ab, sagt Institutsleiter Prof. Andreas Bett. \u00bbEs wird zwar noch ein paar Jahre dauern, bis Module aus der hier gezeigten Solarzelle auf dem Markt verf\u00fcgbar sind, aber mit Blick auf den notwendigen Ausbau der Photovoltaik f\u00fcr eine nachhaltige Energieversorgung ist dies ein wichtiger zukunftsweisender Pfad.\u00ab<\/p>\n\n\n\n

Die Entwicklung der III-V\/\/Si Tandemsolarzellen wurde gef\u00f6rdert durch das Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Energie BMWi in dem Projekt PoTaSi \u2013 \u00bbDemonstration des Potentials von monolithischen Tandemsolarzellen aus III-V Halbleitern und Silicium\u00ab<\/a> sowie durch ein Doktorandenstipendium der Heinrich-B\u00f6ll-Stiftung.<\/p>\n\n\n

Quelle<\/h5>\r\n\n\n\n

Fraunhofer ISE 2021<\/a><\/p>\n

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