III-V Solarzellen und Bauelemente

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Bild einer 5,09 mm2-Tripelsolarzelle aus Ga0.35In0.65P/Ga0.83In0.17As/Ge, mit der ein Wirkungsgrad von 41.1% unter 454-facher Sonnenkonzentration erreicht wurde. ©Fraunhofer ISESolarzellentechnologie in einem Klasse 100 Reinraum. ©Fraunhofer ISE Wir entwickeln Solarzellen aus einer Vielzahl von III-V Halbleitermaterialien. Die Solarzellenstrukturen werden für spezifische Anwendungen – wie z.B. Satelliten, PV-Konzentratorsysteme oder Laser-Leistungsübertragung – optimiert. So stehen Strukturen zur Verfügung, die elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 2000 nm und bei Bestrahlungsstärken von einigen Milliwatt/cm² bis zu Megawatt/cm² in elektrische Energie umwandeln können.

Die Halbleiterstrukturen werden in unseren beiden MOVPE-Reaktoren epitaktisch hergestellt. Zur Prozessierung der Solarzellen steht modernste Reinraumtechnologie zur Verfügung.

Solarzellen können im Photovoltaik-Kalibrierlabor CalLab des Fraunhofer ISE charakterisiert werden. Neben der Entwicklung neuer Solarzellenkonzepte bieten wir auch kundenspezifische Solarzellen in geringen Stückzahlen an.

Forschungsschwerpunkte liegen auf:

  • GaAs-Einfachsolarzellen für Anwendungen unter einer Sonne und unter Konzentration
  • Dreifachsolarzellen (gitterangepasst und metamorph)
  • III-V Mehrfachsolarzellen mit ein bis sechs Teilzellen
  • Laserleistungssolarzellen
  • Monolithisch verbundene Module (MIMs)
  • Wachstum von III-V Halbleitern auf Silicium
  • Solarzellen für die Thermophotovoltaik (TPV)


Erreichte Wirkungsgrade:

44.7% @ 297 Sonnen (GaInP/GaAs/GaInAsP/GaInAs Vierfachsolarzelle)
41.1% @ 450 Sonnen (Ga 0.35 In 0.65 P/Ga 0.83 In 0.17 As/Ge Dreifachsolarzelle)
29.1% @ 117 Sonnen (GaAs-Einfachsolarzelle)
26.4% @ 1 Sonne (GaAs-Einfachsolarzelle)


Ausgewählte Veröffentlichungen zum Thema (Fraunhofer-Publica)

Kontakt
07-portrait-Frank Dimroth
Dr. Frank Dimroth
III-V Epitaxie und Solarzellen
Fraunhofer ISE
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