Der aktuelle Rekord beim Wirkungsgrad von Mehrfachsolarzellen liegt seit dem 30. Mai 2022 wieder beim Fraunhofer ISE. Nachdem den Freiburger Wissenschaftler*innen bereits 2014 ein neuer Rekord gelungen war, übertrafen Forscher*innen am National Renewable Energy Laboratory (NREL) den Wirkungsgradrekord im Jahre 2020. Nun ging die neue Bestmarke mit einer Ausbeute von 47,6 Prozent unter konzentrierter Einstrahlung erneut in den Breisgau. Damit nicht genug: Das Institut arbeitet in seinem Projekt „50Prozent“ an einer bislang noch nicht übertroffenen Grenze.
Der Wirkungsgrad einer Solarzelle zeigt nicht nur an, wie hoch die Energieausbeute auf einer begrenzten Fläche ist. Viele weitere Aspekte sind mit ihm verbunden: So definiert der Wirkungsgrad auch die Kosten, den Ressourcenverbrauch und daraus resultierend die Nachhaltigkeit solarer Energieerzeugung. Das Fraunhofer Institut hat zudem die Wettbewerbsfähigkeit der Deutschen Photovoltaikindustrie im Blick und strebt dabei nach immer effizienteren Ergebnissen und Produktionsprozessen.
Im vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt „50Prozent“ soll die Schallmauer beim Wirkungsgrad durchbrochen werden. Ziel ist die Herstellung von monolithischen III-V-Mehrfachsolarzellen mit über 50 Prozent Wirkungsgrad unter konzentrierter Einstrahlung. Im Gegensatz zu mechanisch gestapelten Tandem-Solarzellen sind bei monolithischen Zellen alle Solarzellen auf demselben Substrat aufgebaut.
Die aus mehreren Schichten aufgebauten Zellen erhalten ihren Namen aufgrund der verwendeten III-V-Materialien und deren Position im Periodensystem. Dabei weisen die Materialien ein breites Spektrum an Lichtabsorptionseigenschaften auf. Die unterschiedlichen Schichten der Zellen sind somit darauf ausgelegt, Licht aus unterschiedlichen Teilen des Sonnenspektrums zu absorbieren.
Die für das 50Prozent-Projekt benötigte Infrastruktur befindet sich seit 2020 im Zentrum für Höchsteffiziente Solarzellen des Fraunhofer ISE.
