Konzentratorsolarzellen auf Basis von III-V-Halbleitern sind seit mehr als 30 Jahren ein Forschungsschwerpunkt am Fraunhofer ISE, das Institut hält bei dieser Technologie den absoluten Weltrekord von 46,1% Wirkungsgrad für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. Jetzt wurde eine Wissenschaftlerin, die sich in ihrer Arbeit mit Konzepten zur weiteren Steigerung der Effizienz befasste, mit einem Nachwuchsförderpreis geehrt. »Wir freuen uns mit Claudia Lisa Schilling über diesen Preis und gratulieren ihr herzlich«, sagt Prof. Stefan Glunz, Bereichsleiter Photovoltaik – Forschung und fügt hinzu: »Diese Leistung spricht nicht zuletzt auch für die gute Zusammenarbeit zwischen der Universität und den Fraunhofer-Instituten vor Ort.«   

Inhalt der preisgekrönten Masterarbeit

Mit dem Ziel, zur weiteren Leistungssteigerung von Konzentratorsolarzellen beizutragen, hatte sich Claudia Lisa Schilling in ihrer Masterarbeit zur Aufgabe gemacht, zwei Konzepte zu kombinieren: das  Photonen-Recycling und die konzentrierte Einstrahlung zur Erhöhung der Leerlaufspannung von Galliumarsenid-Solarzellen.

Zur Erhöhung der Leerlaufspannung und Energiekonversionseffizienz von Galliumarsenid-Einfachsolarzellen sind die Nutzung von konzentriertem Sonnenlicht und das „Recycling" von Photonen zwei vielversprechende Strategien. Photonen, welche in den photoaktiven Schichten einer Solarzelle durch strahlende Rekombination von Überschussladungsträgern emittiert werden, sollen mithilfe eines Rückseitenspiegels in die Zelle zurückreflektiert werden, um dort wieder Elektronen-Loch-Paare erzeugen zu können und so zur Energiekonversion beizutragen. Gemeinsam mit der Konzentration des einfallenden Sonnenlichts kann die Konzentration der Überschussladungsträger in der Solarzelle und so die erreichbare Leerlaufspannung erhöht werden.

Um solch eine Kombination aus Photonenrecycling und konzentrierter Einstrahlung für Galliumarsenid-Einfachsolarzellen nutzbar zu gestalten, wurden Dünnschichtsolarzellen mit unterschiedlichen epitaktischen Zellstrukturen und Rückseitenspiegelstrukturen hergestellt. Diese besitzen neben hochreflektierenden Spiegelschichten, die eine Kombination aus dielektrischer und metallischer Schicht darstellen, einen optimierten Metall-Halbleiter-Kontakt, welcher den effizienten Betrieb der Solarzelle auch unter konzentrierter Leistung erlaubt.

Nachwuchsförderpreise der Universität Freiburg

Die Universität Freiburg verlieh in diesem Jahr 57 Förderpreise in Höhe von insgesamt 109.950 Euro für ihre besten Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler. 33 Preise gingen an junge Forscher, 24 an junge Forscherinnen. Seit 1989 haben Privatpersonen und Institutionen der Universität bereits mehr als zwei Millionen Euro für Nachwuchsförderpreise zur Verfügung gestellt. Die Auszeichnungen werden auf Vorschlag der jeweiligen Fakultät für hervorragende Forschungsarbeiten verliehen.