Solarzellenentwicklung

Seit der Gründung des Fraunhofer ISE vor vierzig Jahren, ist die Solarzellenentwicklung ein zentrales Forschungsthema, stets mit dem Ziel, Wirkungsgrade zu erhöhen, die Stromgestehungskosten zu senken und wertvolle Materialressourcen zu sparen. Bei der Entwicklung von Tandemkonzepten kommen uns die über vier Jahrzehnte erworbenen Kompetenzen im Bereich Siliciumsolarzellen sowie bei der Herstellung von Mehrfachsolarzellen zugute. In der Konzentratortechnologie erreichen wir bei Mehrfachsolarzellen Spitzenwirkungsgrade von bis zu 46,1 %. Sehr vielversprechend sind die neuesten Ansätze von siliciumbasierten Tandemzellarchitekturen, bei denen wir uns vor allem auf die Entwicklung sowohl von III-V-Silicium- als auch von Perowskit-Silicium-Tandemsolarzellen konzentrieren.

Highlights

  • 35,9% III-V-Silicium Tandemsolarzelle (GaInP/GaInAsP//Si Dreifachsolarzelle, 1 Sonne)
  • 34.5% III-V-Silicium Tandemsolarzelle (Dreifachsolarzelle, 1 Sonne)
  • 25.1% Perowskit-Silicium Tandemsolarzelle (Zweifachsolarzelle, 1 Sonne)
  • 46,1% III-V / III-V (GaInP/AlGaAs/GaInAsP/InGaAs) bei 508-facher Konzentration (AM1.5d)

Solarzellen aus einem Absorbermaterial können nur einen begrenzten Wellenlängenbereich des Sonnenlichts optimal in Strom umwandeln, während die anderen Wellenlängen des Sonnenspektrums schlecht oder gar nicht genutzt werden.

Durch die Kombination von Solarzellen mit unterschiedlichen Bandlücken kann das Sonnenspektrum energetisch effizienter genutzt werden.

Forschung und Entwicklung

Die Tandem-Expertise am Fraunhofer ISE beruht auf unserer langjährigen Forschung an konzentrierenden Tandemsolarzellen aus III-V-Halbleitern. Für nicht konzentrierende Anwendungen fokussieren wir unsere Forschung auf III-V-Silicium und Perowskit-Silicium Solarzellen. Für alle drei Materialgruppen –  III-V, Perowskit und Silicium – verfügen wir über exzellente technologische Infrastruktur und wissenschaftliche Expertise, die das Fraunhofer ISE zu einem der führenden Forschungsinstitute in der Entwicklung von Tandemsolarzellen machen.

FuE-Infrastruktur

Zentrum für höchsteffiziente Solarzellen
© Fraunhofer ISE / Foto: Guido Kirsch

Unser neues »Zentrum für höchsteffiziente Solarzellen«, eingeweiht am 20. April 2021, bündelt die gesamte Expertise der Solarzellenentwicklung am Fraunhofer ISE. Mit insgesamt 1.086 m² neue Fläche für Reinräume und Labors bietet es, mit seiner modernen Infrastruktur, eine hervorragende Plattform zur Herstellung von höchsteffizienten Tandemsolarzellen der nächsten Generation. 

Zentrum für höchsteffiziente Solarzellen

Mehr zu den Technologien für Tandemsolarzellen am Fraunhofer ISE:

Perowskit-auf-Silicium

III-V-auf-Silicium

III-V-auf-Ge

Silicium Unterzelle