Das Fraunhofer ISE arbeitet gerade in einem Industrieprojekt mit der französischen Firma Soitec an einer neuen Generation von Mehrfach-Solarzellen. Ergebnis dieser deutsch-französischen Zusammenarbeit ist der Pressemitteilung zufolge eine Vierfach-Solarzelle, die bei 319-facher Konzentration des Sonnenlichts einen Wirkungsgrad von 43,6 Prozent erreicht. Bei einem Konzentrationsfaktor zwischen 250 und 500 Sonnen liege der Wert durchgehend über 43 Prozent.
Die Vierfach-Solarzellen haben die Forscher erstmals anstelle der bisher gängigen Dreifach-Solarzellen eingesetzt. Für diese neuen Zellen werden laut Pressemeldung zunächst zwei Tandemsolarzellen separat auf unterschiedlichen III-V-Substraten abgeschieden und anschließend durch das sogenannte Wafer-bond-Verfahren so fest miteinander verbunden, dass die Grenzfläche den Stromfluss durch die Vierfach-Solarzelle erlaubt. Die ISE-Forscher sind sicher, dass die weitere Entwicklung der neuen Vierfach-Solarzellen in Zukunft noch höhere Wirkungsgrade bis 50 Prozent verspricht.
Unter Wafer-bonden versteht man eine Methode, bei der Halbleiterkristalle mit unterschiedlicher Gitterkonstante so verpresst werden, dass sich an der Grenzfläche atomare Bindungen ausbilden. Diese Technologie ist der Pressemeldung zufolge zentrales Know-how der französischen Firma Soitec und des Entwicklungspartners CEA-Leti. „Dieses Verfahren erlaubt es uns, den Übergang zu einer neuen Generation besonders hocheffizienter Mehrfach-Solarzellen zu realisieren“, sagt der zuständige ISE-Abteilungsleiter Frank Dimroth. „Dabei kombinieren wir Kristalle miteinander, die eigentlich nicht zueinander passen und daher mit herkömmlichen Verfahren auch nicht mit hoher Qualität direkt aufeinander abgeschieden werden können.“ Für die neue Vierfach-Solarzelle hätten mehr als 30 Halbleiterschichten verfahrenstechnisch optimiert werden müssen.
Die besonders effizienten Mehrfach-Solarzellen sollen in den photovoltaischen Konzentratormodulen der Firma Soitec eingesetzt werden. Soitec hat 2009 die Concentrix Solar GmbH übernommen, eine Ausgründung des Fraunhofer ISE. Seither entwickelt das Fraunhofer ISE die Solarzellen und Konzentratormodule im Auftrag von Soitec weiter. (Petra Hannen)
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