50Prozent / 50Percent

Monolithische III-V-Mehrfachsolarzellen mit über 50% Wirkungsgrad unter konzentrierter Einstrahlung

Laufzeit: 03/2020 - 08/2023
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Projektfokus:
Quanteneffizienzmessung einer wafergebondeten 4-fach-Solarzelle
Quanteneffizienzmessung einer wafergebondeten 4-fach-Solarzelle.

Im Projekt »50Prozent« soll erstmals eine Mehrfachsolarzelle mit 50% und ein Konzentratormodul mit 40% Wirkungsgrad realisiert werden. Zudem wird die Messtechnik weiterentwickelt, um die Zellen nach international anerkannten Kalibrierstandards vermessen zu können. Das Projekt soll die Exzellenz deutscher PV-Forschung eindrucksvoll demonstrieren.

Der Wirkungsgrad einer Solarzelle, bzw. eines Solarmoduls ist das wichtigste Merkmal, durch welches sich PV-Technologien unterscheiden. Der Wirkungsgrad entscheidet nicht nur über die Menge an Energie, welche von einer begrenzten Fläche geerntet werden kann. Er bestimmt auch maßgeblich die Kosten, den Ressourcenverbrauch und damit die Nachhaltigkeit solarer Energieerzeugung. Ein wachsendes Verständnis höchsteffizienter Lösungen fördert zudem die Entwicklung optimierter Produktionsprozesse und damit die Wettbewerbsfähigkeit der Deutschen Photovoltaikindustrie. Mit 46% Wirkungsgrad unter konzentriertem Sonnenlicht hält das Fraunhofer ISE gemeinsam mit SOITEC und CEA den Rekord für die effizienteste Solarzelle der Welt. Dieser Wert wurde bei 508-facher Konzentration von dem international anerkannten Kalibrierlabor AIST in Japan bestätigt und in den letzten 4 Jahren trotz intensiver internationaler Bemühungen nicht übertroffen. Ziel des Projekts »50Prozent« ist es , aufbauend auf der vorhandenen Expertise und neuen Erkenntnissen, eine Mehrfachsolarzelle mit 50% Wirkungsgrad zu entwickeln. Simulationsrechnungen zeigen, dass dieses Ziel durch eine konsequente Weiterentwicklung etablierter Technologien, in Kombination mit verschattungsreduzierten Metallfingern und einer verbesserten Antireflexschicht, erreichbar ist. Die hierfür notwendige neue Infrastruktur steht ab Sommer 2020 im Zentrum für Höchsteffiziente Solarzellen des Fraunhofer ISE zur Verfügung. Weiterhin soll die Messtechnik aufgebaut werden, um auch Solarzellen mit bis zu 6 Teilzellen unter spektral angepassten Bedingungen vermessen zu können. Anwendung finden die neuen Mehrfachsolarzellen in FLATCON® Konzentratormodulen. Hier wird erstmals ein Modulwirkungsgrad größer 40% erwartet. Durch das Projekt »50Prozent« soll die Exzellenz der angewandten Photovoltaikforschung in Deutschland durch neue Rekordwirkungsgrade für Solarzelle und Konzentratormodul eindrucksvoll demonstriert werden.