III-V-Solarzellen auf Silicium

Solarzellen aus III-V-Verbindungshalbleitern erreichen heute die höchsten Wirkungsgrade und werden im Weltraum und in terrestrischen Konzentratorsystemen eingesetzt. Insbesondere aufgrund der teuren Substrate (GaAs, Ge) sind die Kosten solcher Zellen für Flachmodule jedoch zu hoch.

Am Fraunhofer ISE arbeiten wir daran, III-V-Mehrfachsolarzellen mit kostengünstigen Si-Substraten zu verbinden. Silicium ist auch aufgrund seines Absorptionsverhaltens sehr gut für die unterste Teilzelle geeignet. Mittels „Wafer-Bonding“ verbinden wir Silicium mit weiteren Teilzellen aus Gallium-Arsenid (GaAs) und Gallium-Indium-Phosphid (GaInP). Dadurch wird über einen breiten Wellenlängenbereich von 450 bis 1035 nm eine Externe Quanteneffizienz von über 70 % erzielt. Unsere Dreifachsolarzellen erreichen Wirkungsgrade von bis zu 24,4 % bei einer Sonne und 27,9 % unter konzentriertem Licht. Durch eine verbesserte Stromanpassung der Teilzellen wollen wir die Wirkungsgrade auf über 30 % steigern.