Fraunhofer ISE mit drei Student Awards bei 47. IEEE PVSC

07. Juli 2020

Bei der 47. Ausgabe der IEEE Photovoltaic Specialists Conference (IEEE PVSC) konnte das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE drei Student Awards gewinnen. Auch eine hocheffiziente Solarzelle wurde ausgezeichnet. Die älteste Photovoltaik-Fachkonferenz der Welt wird in diesem Jahr vom 15. Juni bis 21. August in virtueller Form ausgetragen.

© Fraunhofer ISE
Mehrfachsolarzellen aus III-V-Halbleitern und Silicium sind die nächste Generation hocheffizienter Solarzellen.

Fraunhofer ISE-Nachwuchswissenschaftler Markus Feifel erhielt den Student Award in der Kategorie Hybrid Tandemsolarzellen für eine direkt auf Silicium gewachsene III-V-Solarzelle, die mit 25,9 Prozent einen neuen Weltrekord-Wirkungsgrad erzielt hatte. Tandemsolarzellen aus verschiedenen III-V-Halbleitern (Elemente aus den Hauptgruppen III bis V des Periodensystems der Elemente) sowie Silicium nutzen unterschiedliche Wellenlängenanteile des Sonnenlichts für die Stromgewinnung. Diese Materialkombination, die bislang im Weltraum und in der Konzentratorphotovoltaik eingesetzt wird, ist ein Schlüssel zu Solarzellen der nächsten Generation mit höheren Wirkungsgraden. Die von Markus Feifel präsentierte GaInP/GaAs/Si-Solarzelle wurde in einem vereinfachten Herstellungsverfahren prozessiert, bei dem die III-V Schichten in einem Epitaxie-Verfahren direkt auf eine Siliciumsolarzelle aufgebracht werden. Dies soll in Zukunft die Herstellungskosten senken und III-V/Si Tandemsolarzellen wettbewerbsfähig machen.

Felix Predan vom Fraunhofer ISE erhielt einen weiteren Student Award für seine Präsentation »Wafer-bonded GaInP/GaAs/GaInAs/GaSb four-junction solar cells with 43.8% efficiency under concentration«.

Sang Hyuk Lee, Masterstudent der Korea Polytecnic University, der im Rahmen eines Stipendiums der südkoreanischen Regierung als Gastwissentschaftler am Fraunhofer ISE gearbeitet hatte, wurde mit dem Best Student Paper Award ausgezeichnet. Sein Paper »Learning from Tetris: A New Approach for the Automated Configuration of the Interconnection Layout of BIPV Modules for Large-Scale Application« beschreibt die optimale Verschaltung von BIPV-Modulen. Diese werden klassischerweise in Reihen- oder Spaltenweise verbunden, was insbesondere an Fassaden mit den dort üblichen vielfältigen Verschattungseinflüssen häufig zu Leistungseinbußen durch ungleichmäßige Einstrahlungsverhältnisse innerhalb eines Modulstrangs führt. Sang Hyuk Lees methodischer Ansatz nutzt Algorithmen, die auch beim Spiel Tetris Anwendung finden, und weitere Verfahren, um die Module so zu verschalten, dass die Einstrahlungsverhältnisse innerhalb eines Modulstrangs möglichst gleich sind und die zu dem Zeitpunkt bestmögliche Leistungsausbeute erzielt wird. Die entwickelte Verschaltung führte zu höheren jährlichen Stromerträgen als die geometrisch einfacheren Verschaltungsvarianten. Zum Teil lag die gefundene Lösung sogar nahe am theoretischen Maximum, bei dem jedes Modul zu jedem Zeitpunkt in seinem Maximum Power Point betrieben würde.

Beim »Battle Royale«, in dem traditionell die besten Perovskit-Silicium- Tandemzellen gegen Tandemzellen aus III-V-Halbleitern antreten, setzte sich die GaInP/AlGaAs/Si-Zelle des Fraunhofer ISE beim Wirkungsgrad mit 34.1 Prozent durch. Die Solarzelle hält auch den aktuellen Weltrekord in der Kategorie. Die Konkurrenz der Perovskit/Si-Tandemzellen erreichte aber auch schon 29.1%.