Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Höchsteffiziente Mehrfachsolarzellen und Konzentratormodule

19.05.2010
Solarenergie wird eine bedeutende Rolle im Energiemix der Zukunft spielen. Denn Sonnenenergie steht unbegrenzt zur Verfügung. Mithilfe einer Konzentrator-Solarzelle lässt sich noch mehr Sonnenlicht in Energie umwandeln.

Klimawandel und versiegende fossile Ressourcen bestimmen den Energiemix der Zukunft. Die Solarenergie wird dabei eine wesentliche Rolle spielen. Dr. Andreas Bett und Dr. Frank Dimroth vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg entwickelten eine metamorphe Dreifachsolarzelle bestehend aus den III-V-Verbindungshalbleitern Galliumindiumphosphid, Galliumindiumarsenid und Germanium. Der spezielle Aufbau ermöglicht es, fast das gesamte Spektrum des Sonnenlichts optimal zur Energieerzeugung zu nutzen. Die Forscher konnten damit mehr Sonnenlicht in Strom umwandeln als je zuvor, bei einem Rekordwirkungsgrad von 41,1 Prozent. Für ihre Arbeiten erhalten sie den Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2010.

Der hohe Wirkungsgrad wird möglich, indem mehrere Solarzellen mit einer sehr guten Qualität übereinander gestapelt werden. »Unsere Dreifach-Solarzelle besteht aus mehr als 20 einzelnen Schichten, die wir alle optimiert haben«, sagt Dr. Frank Dimroth. »Wir haben sowohl die Struktur der Halbleiterschicht als auch die Materialqualität, die Metallkontakte, sowie die Antireflexschichten verbessert, um zu diesem Ergebnis zu kommen«. Ursprünglich wurden Mehrfach-Solarzellen für den Weltraum entwickelt, die meisten Satelliten im All sind mit ihnen bestückt. Sie liefern den Strom für den Betrieb. Da das Herstellungsverfahren vergleichsweise teuer ist, kamen diese Zellen auf der Erde bisher nicht zum Einsatz. Die Kombination der hocheffizienten Zellen mit einem Linsen-Verstärker sorgt dafür, dass im Vergleich zu herkömmlichen Solarmodulen nur noch etwa ein Fünfhundertstel der Halbleiterfläche benötigt wird. Die Zellen in den eigens entwickelten Konzentratormodulen sind nur drei Quadratmillimeter groß. Über dieser kleinen Solarzelle liegt in einem Abstand von etwa zehn Zentimetern eine Fresnellinse. Dieser Aufbau konzentriert das Sonnenlicht um den Faktor 400 bis 500. Damit die Zellen nicht überhitzen, sind sie auf einen Kupferträger aufgebracht, der die Wärme ausreichend gut verteilt. So reicht es, die Solarzelle nur passiv zu kühlen. »Dank dieses Aufbaus konnten wir Module mit Wirkungsgraden von über 29 Prozent herstellen«, sagt Dr. Andreas Bett. Unter dem Namen FLATCON® sind diese Module seit 2007 auf dem Markt und beispielsweise in einem spanischen Solarpark im Einsatz.

Damit die Technologie zügig vom Labor in die Industrie gelangt, wurde am Institut ein Demonstrationslabor mit Maschinen aufgebaut, wie sie auch in der Industrie genutzt werden. Hier erarbeiten und testen die Forscher Produktionsprozesse für die Aufbau- und Verbindungstechnik, die Modulintegration und die Qualitätskontrolle. Ein Spin-off aus dem ISE, die Firma Concentrix Solar GmbH, produziert die Konzentratorsysteme, die beispielsweise in einem spanischen Solarpark mit einem Systemwirkungsgrad von 25 Prozent Solarstrom ins Netz speisen. Bei der Entwicklung der metamorphen Mehrfachsolarzellen arbeitet das Team seit Jahren eng mit der Firma AZUR Space Solar Power in Heilbronn zusammen, dem führenden Europäischen Hersteller von Solarzellen für den Weltraum. Dieser Partner will die hocheffizienten Solarzellen 2011 auf den Markt bringen.

Dr. Andreas Bett | Fraunhofer Mediendienst
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de
http://www.fraunhofer.de/presse/presseinformationen/2010/05/mehrfachsolarzellen.jsp

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Tierschutz auf hoher See
17.01.2017 | Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg

nachricht Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht
16.01.2017 | Wissenschaftliche Abteilung, Französische Botschaft in der Bundesrepublik Deutschland

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau