Weltraum- und Konzentratorzellen erzielen hohe Wirkungsgrade

News: Weltraum- und Konzentratorzellen erzielen hohe Wirkungsgrade

Die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom ist in Deutschland auf gutem Weg, sich zu einer zukunftsorien-tierten Industriebranche zu entwickeln. Dies belegen nicht nur die im Auf- und Ausbau befindlichen Solarzellen- und Solarmodulfabriken, sondern auch herausragende Resultate der Forschung. So hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg eine neuartige Solarzelle entwickelt, mit der erstmals in Europa ein Wirkungsgrad von 27 Prozent für terrestrische und 23,5 Prozent für Anwendungen im Weltraum erzielt wurde.

Ein solcher Wirkungsgrad macht die Zelle gerade für den Einsatz im Weltraum – beispielsweise in Satelliten – interessant, kommt es doch hier ganz besonders darauf an, möglichst viel Energie auf möglichst kleiner Fläche zu erzeugen.

Diese sogenannte monolithische Tandem-Solarzelle besteht aus Galliumindiumphosphid und Galliumarsenid und wird in einem einzigen Prozeß hergestellt. Ihre Fertigung ist daher kostengünstiger, als wenn zwei getrennt hergestellte Zellen aufeinandergesetzt werden, wie das bei der mechanisch gestapelten Tandem-Solarzelle der Fall ist (zum Thema Tandem-Solarzelle s. a. Bett, Chehrazi, Stollwerk, Sulima, Wettling: Highest Efficiency GaAs/GaSbTandem Concentrator Module, Veröffentlichung von der 2nd World Conference on Photovoltaic Solar Energy Conversion, Wien, Juli 1998, Artikel im pdf-Format).

Bei beiden Verfahren werden zwei Zellen mit unterschiedlichen Absorptionseigenschaften miteinander gekoppelt. Das bewirkt eine effektivere Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom.

Durch Bündelung des Sonnenlichts – z.B. mittels Fresnel-Linsen – läßt sich der Wirkungsgrad zusätzlich steigern. Mit einer solchen, für terrestrische Anwendungen optimierten, mechanisch gestapelten Tandem-Solarzelle hatte das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE erst kürzlich einen Wirkungsgrad von 31 Prozent erzielt und damit schon einmal einen Europarekord aufgestellt. Das Fraunhofer ISE und ein Unternehmen in Heilbronn wollen jetzt auch in der industriellen Fertigung diese Wirkungsgrade erreichen. Bei konsequentem Einsatz neuer Materialsysteme hält das Fraunhofer-Institut sogar noch höhere Werte für realistisch.