US Navy: Forscher arbeiten an Rekord-Solarzelle

Forscher am U.S. Naval Research Laboratory (NRL) haben in Zusammenarbeit mit dem Imperial College London und MicroLink Devices http://mldevices.com ein neues Mehrfachsolarzellen-Design entwickelt, das eine Rekordeffizienz ermöglichen soll.

Konkret wollen die Navy-Forscher die bislang unerreichte 50-Prozent-Marke knacken, was etwa ein Siebtel mehr wäre als bei aktuellen Rekordzellen. Möglich macht das ein Aufbau mit drei speziell gestalteten Photovoltaik-Schichten.

Solarzellen-Stapel

Mehrfachsolarzellen bestehen aus mehreren übereinander gestapelten Zellen, die jeweils für unterschiedliche Lichtwellenlängen optimiert sind. „Derzeit liegt der Weltrekord für Dreifachsolarzellen-Effizienz bei 44 Prozent unter konzentriertem Licht“, sagt NRL-Physiker Robert Walters. Diesen Wert erreicht eine Zelle, die Ende 2012 vom National Renewable Energy Laboratory http://www.nrel.gov des US-Energieministeriums und dem Start-up Solar Junction http://www.sj-solar.com präsentiert wurde, wenn sie mit dem Gegenwert von 947 Sonnen beleuchtet wird.

„Es wird allgemein akzeptiert, dass ein großer technologischer Durchbruch nötig sein wird, um die Effizienz noch deutlich zu steigern“, so Walters. Einen großen Sprung erhoffen sich die US-Navy-Forscher nun von dem neuen Aufbau, das auf neue Halbleitermaterialien und eine spezielle Struktur setzt. Alle Materialschichten der Zelle sind nämlich an die Kristallstruktur eines Indiumphosphid-Substrats gitterangepasst. So erzielt das Design direkte Bandlücken von bis zu 1,8 Elektronvolt. Das verspricht eine hohe Ausbeute, da die Zelle verhältnismäßig viele Lichtteilchen absorbieren kann.

Projekt am Anfang

Die NRL-Forscher sind zuversichtlich, dass ihr Ansatz den Weg zu Multisolarzellen mit über 50 Prozent Effizienz eröffnet. Ob das wirklich gelingt, muss sich erst weisen. Das US-Energieministerium finanziert jetzt ein dreijähriges Projekt zur Umsetzung des neuen Solarzellen-Designs. Fällt die 50-Prozent-Marke bei der Effizienz wirklich, wäre das schon ein beachtlicher Schritt. Denn das theoretisch erreichbare Maximum liegt zwar mit fast 87 Prozent noch merklich höher, allerdings erfordert das eine nur theoretisch mögliche Zelle mit unendlich vielen Photovoltaik-Schichten.