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25.03.2014 | Elektrotechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Solarstrom mit der Energie von tausend Sonnen

Autor:
Andreas Burkert

Solarzellen mögen es sonnig. Darum haben Wissenschaftler Module aus Mehrfachsolarzellen aufgebaut, die mit optischen Konzentratorsystemen kombiniert sind und der Sonne nachgeführt werden. Der Wirkungsgrad ist rekordverdächtig.

Die Entwicklung der Photovoltaik ist längst noch nicht abgeschlossen. Die Preise sinken und das äußere Erscheinungsbild reicht heute von Textilien mit Dünnschichtzellen bis hin zu großen Freiflächenanlagen auf Siliziumbasis. Nun stellen Wissenschaftler Module aus Mehrfachsolarzellen vor, die mit optischen Konzentratorsystemen kombiniert sind und der Sonne nachgeführt werden. Dieses Konzept fokussiert das Sonnenlicht bis maximal zum Tausendfachen und eine Rekordsolarzelle erreichte im Labor einen Wirkungsgrad von 44,7 %. Das sind gute Nachrichten für jene, die in Deutschland ihre Photovoltaik-Anlage finanzieren möchte.

Weil dazu detaillierte Energieertragsprognosen nötig sind, um die Banken zu überzeugen, zählt jedes Prozent mehr Wirkungsgrad, wie Springer-Autor Andreas Wagner in Kapitel „Energie-Ertragsgutachten“ ab Seite 175 seines Fachbuchs „Photovoltaik Engineering“ vorrechnet. Das im Rahmen des BINE-Projektinfo „Photovoltaik mit der Energie von tausend Sonnen“ präsentierte Konzept einer Testzelle mit einem mehrstufigen Linsensystem zum Fokussieren dürfte der Photovoltaik einen neuen Schub geben.

Hocheffiziente Mehrfachsolarzelle

Bei einer Mehrfachsolarzelle werden Schichten verschiedener Halbleitermaterialien übereinander gestapelt. Heutiger Standard ist die Dreifachzelle, die aus drei Teilzellen besteht. Jede von ihnen kann einen anderen Spektralbereich des einfallenden Sonnenlichts in Strom umwandeln. Durch das Zusammenwirken der Teilzellen erreicht die gesamte Zelle ihre hohe Leistung. Da die Herstellung von Mehrfachsolarzellen aufwendig und teuer ist, werden die Zellen noch mit fokussierenden optischen Systemen kombiniert. Dazu werden vergleichsweise preiswerte Spiegelsysteme oder Fresnellinsen eingesetzt.

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Im Ergebnis entsteht ein hocheffizientes Modul zu konkurrenzfähigen Kosten, das sich besonders für Regionen mit einem hohen Anteil direkter Sonneneinstrahlung eignet. Das Forschungsprojekt wird im Übrigen vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme gemeinsam mit Industriepartnern durchgeführt. Mittlerweile ging auch eine industrielle Fertigungsanlage für diese Zellen in Betrieb.

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