11. Jan 2016

GaInP/SHJ-Tandemzellen mit Wirkungsgrad bis zu 29.8 % unter 1-Sonne-Standardbeleuchtung. ©Bild: CSEM

CSEM und NREL: Effizienzrekord mit Dual-Junction-Solarzellen

(PM) Wissenschaftler vom National Renewable Energy Laboratory (NREL) des amerikanischen Energieministeriums und vom Schweizer Zentrum für Elektronik und Mikrotechnologie (CSEM) haben gemeinsam einen neuen Weltrekord für die Umwandlung von nichtkonzentriertem Sonnenlicht («1-sun») in Elektrizität mittels einer Dual-Junction-III-V/Si-Solarzelle aufgestellt.


Der neue, amtlich beglaubigte Rekord-Wirkungsgrad von 29.8 % wurde erzielt, indem eine obere Zelle aus Gallium-Indiumphosphid vom NREL und eine untere Zelle aus kristallinem Silizium, mittels der Heterojunction-Technologie vom CSEM produziert, verwendet wurden. Die beiden Zellen wurden separat hergestellt und anschliessend vom NREL übereinander gelegt und verbunden. Der NREL-CSEM Rekord wurde in der neuesten Ausgabe der Solar cellefficiencytables >> veröffentlicht.

Theoretische Grenze überschritten
»In der Kategorie von mechanisch verbundenen Zellen ist das ein Rekord«, so David Young, leitender Forscher am NREL. »Die Leistung der Dual-Junction-Zelle übersteigt die theoretische Grenze von 29,4 % für den Wirkungsgrad von kristallinen Silizium-Solarzellen (Single-Junction).« Young ist Co-Autor eines Artikels mit dem Titel “Realization of GaInP/Si dual-junction solar cells with 29.8 percent one-sun efficiency,” in dem die Schritte beschrieben sind, die zum Brechen des alten Rekords unternommen wurden. Der Artikel wurde zur Publikation im IEEE Journal of Photovoltaics eingereicht.

Stephanie Essig, Forscherin am NREL, hielt auf der 5. Internationalen Konferenz für Silizium-Photovoltaik im März 2015 in Konstanz eine Präsentation mit dem Titel «Progress Towards a 30% Efficient GaInP/Si Tandem Solar Cell», die das Interesse des CSEM erweckte. »Wir sind überzeugt, dass die Silizium-Heterojunction-Technologie heute die effizienteste Siliziumtechnologie für den Einsatz in Tandem-Solarzellen ist«, erklärt Christophe Ballif, Leiter der Photovoltaik-Aktivitäten beim CSEM.

31% Wirkungsgrad in Reichweite
»Die Wissenschaftler des CSEM und des NREL haben nachgewiesen, dass es möglich ist, Tandemzellen mit 30% Wirkungsgrad herzustellen, die eine untenliegende Heterojunctionzelle mit einer hochleistungsfähigen obenliegenden Zelle, wie sie das NREL produziert, kombiniert«, erläutert Matthieu Despeisse, Leiter der Aktivitäten zu kristallinem Silizium am CSEM. Essig hält fest, dass ein neues Design der Dual-Junction-Solarzelle und die Einbeziehung des CSEM ausschlaggebend für den Rekord waren. Diese ersten gemeinsamen Ergebnisse zeigen zudem, dass ein Wirkungsgrad von mehr als 31 % durch die Kombination von NREL- und CSEM-Zellen erreicht werden kann.

Die Arbeit wurde von dem « the Office of Energy Efficiency and Renewable Energy’s Sunshot initiative », der Schweizerischen Eidgenossenschaft und dem Nano-Tera Programm unterstützt.

Text: Schweizer Zentrum für Elektronik und Mikrotechnologie (CSEM)

1 Kommentare
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Jürgen Heinrich @ 11. Jan 2016 12:11

Leider wurde hier nicht auf die Rohstoffbeschaffung und die Schwierigkeiten, die Laborwerte in marktreife Entwicklungen umzusetzen, eingegangen.
Übrigens: Die Idee einer Tandem-Zelle ist nicht neu.

Und trotzdem: Weiter so und unter Berücksichtigung der obigen Aspekte - "dann gross veröffentlichen".

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