Die effizienteste Solarzelle der Welt

US-Wissenschaftler am nationalen Labor für erneuerbare Energien haben eine Solarzelle entwickelt, die über 40 Prozent des einfallenden Sonnenlichts in elektrische Energie umwandelt.

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Wissenschaftler am Labor für erneuerbare Energien (NREL) des US-Energieministeriums haben die nach eigenen Angaben effizienteste Solarzelle der Welt entwickelt. Die Superzelle wandelt 40,8 Prozent des auf sie scheinenden Sonnenlichts in elektrische Energie um. Die Forscher um John Geisz bestrahlten die Zelle dazu mit 326 "Sonnen" – eine Sonne entspricht der Lichtmenge, die an einem sonnigen Tag auf die Erde fällt. Damit wird auch das potenzielle Einsatzgebiet solch hocheffizienter Solarzellen deutlich: Sie eignen sich weniger für die Photovoltaik-Anlage auf dem Hausdach als vielmehr für solargetriebene Satelliten oder für große Solarfarmen, bei denen das Licht mit Linsen und Spiegelsysteme gebündelt wird, bevor es auf die Solarzellen trifft.

Die Basis der Solarzelle wurde zunächst auf einem Gallium-Arsenid-Wafer gefertigt. Dann lösten die Forscher des NREL die gesamte Zelle vom Wafer und erhielten so einen extrem dünnen und leichten Solarstreifen. An Stelle eines einzelnen Halbleiterübergangs am Germanium-Substrat nutzte das NREL-Team die dotierten Halbleiter Gallium-Indium-Phosphid und Gallium-Indium-Arsenid, um gleich drei Übergänge auf der Zelle zu schaffen. An diesen wird das Sonnenlichtspektrum in drei Teile gesplittet und effizienter absorbiert. Die Übergangsenergie des mittleren und unteren Übergangs optimierten Geisz und sein Team zudem durch eine unregelmäßige Gitterstruktur: Die nicht mehr sauber aufgereihten Atome der sogenannten metamorphischen Übergänge erhöhen das Wandlungspotential des einfallenden Sonnenlichts am Übergang – und damit die Ausbeute an elektrischer Energie. (uk)