Fluoreszenzkollektoren

Farbige Platten filtern aus dem Sonnenlicht einen Teil heraus und lenken ihn auf spezielle Solarzellen am Plattenrand. Die Technologie wurde bereits in den 1980er Jahren entwickelt, heute kann mit neuen Materialien und Techniken eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit erreicht werden.

Photonenmanagement

FuE-Leistungen

Im Thema Photonenmanagement bieten wir folgende Forschungs- und Entwicklungsleistungen

Hochkonversion

Mikrostrukturierte Oberflächen

Fluoreszenz­konzentratoren

Spektrale Aufteilung

Photonenmanagement zielt darauf ab, den Wirkungsgrad einer Solarzelle zu erhöhen, in dem das Sonnenlicht spektral aufgeteilt oder verändert wird, bevor es auf die Solarzelle trifft, bzw. der Weg des Lichts in der Solarzelle so verändert wird, dass mehr Licht absorbiert wird. Das steigert den Wirkungsgrad und senkt die Kosten pro kWh der produzierten elektrischen Energie. Ein Vorteil dieser Technik ist, dass sie mit bereits existierenden Solarzellenkonzepten kombiniert werden kann.

Ein Schwerpunkt ist der Einsatz fortgeschrittener optischer Konzepte zur Verbesserung der Lichtabsorption in Solarzellen. Dazu zählen Nano- und Mikrostrukturen, welche die Oberfläche der Solarzellen entspiegeln und dafür sorgen, dass mehr Licht in die Solarzelle gelangt. Durch winkel- und energieselektiv reflektierende photonische Strukturen auf der Vorderseite und durch beugende und andere Licht umlenkende Strukturen auf der Rückseite kann das Licht daran gehindert werden, die Solarzelle wieder zu verlassen.

Die meisten heute verfügbaren Solarzellen bestehen aus nur einem Halbleitermaterial mit p-n-Übergang. Damit lässt sich die im Sonnenspektrum enthaltene Energie nur unvollständig nutzen. Im Geschäftsfeld Photonenmanagement entwickeln wir Konzepte und Technologien,  mit denen sich diese prinzipiellen Beschränkungen des Wirkungsgrads herkömmlicher Solarzellen überwinden lassen. Hier ist ein Schwerpunkt unserer Forschung die Hochkonversion. Rund 20 % der im Sonnenlicht enthaltenen Photonen besitzt eine zu geringe Energie, um von einer Silicium-Solarzelle genutzt zu werden. Durch Hochkonversion können jedoch mehrere solcher niederenergetischer Photonen in ein höherenergetisches Photon umgewandelt werden, das von der Solarzelle genutzt werden kann.

Unsere Tätigkeiten umfassen die Entwicklung neuer Konzepte, die Materialentwicklung und -charakterisierung, sowie die Herstellung kompletter Solarzellensysteme mit neuen Funktionalitäten.

 

 

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

NaLuWiLeS

Nano-Strukturen zur Lumineszenzverstärkung für die Wirkungsgradsteigerung von LEDs und Solarzellen

 

PersiST

Perowskit-Silicium Tandemsolarzellen

 

PV-NIL

Hochaufgelöste Strukturen für die PV mittels Nanoimprint-Lithographie (NIL)

 

Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema Photonenmanagement: