Quantentopfstruktur in der Photovoltaikforschung, Wirkungsgrad von Solarzellen bis 45 % möglich

Nano-III-V-pins Nanoskalige III-V Heterostrukturen für hocheffiziente Solarzellen / Pressebild:
Nano-III-V-pins Nanoskalige III-V Heterostrukturen für hocheffiziente Solarzellen / Pressebild: Innovationsallianz Photovoltaik

Quantensprung für die solare Energiekonversion

(WK-intern) – Quantentopfsysteme zeigen Potenzial zu Wirkungsgradsteigerungen jenseits der Shockley-Queisser-Grenze

Projekt nano-III-V-pins der Innovationsallianz Photovoltaik präsentiert Ergebnisse

Berlin – Die Physik setzt dem Wirkungsgrad von Solarzellen Grenzen. Maximal etwa 30 Prozent, mehr ist nach dem sogenannten Shockley-Queisser-Limit mit einer konventionellen Solarzelle nicht möglich. Doch mit den richtigen Konzepten lässt sich dieses Limit überwinden, wie es gerade wieder in der jüngsten Weltrekordsolarzelle mit Beteiligung der Projektpartner des Forschungsvorhabens nano-III-V-pins gezeigt wurde – fast 45 Prozent in einer Stapelsolarzelle.

Das Projekt gehört zu den Grundlagenforschungsvorhaben der Innovationsallianz Photovoltaik. Bahnbrechend könnten die Ergebnisse der Forscher aus Ilmenau, Duisburg, Heilbronn, Erfurt und Berlin sein. Erstmals wäre es mit Einzelzellen möglich, die berühmte Shockley-Queisser-Grenze zu durchbrechen.

Dünnste Schichten, die als Quantentöpfe bezeichnet werden, mit ganz speziellen elektronischen Eigenschaften, ermöglichen eine effizientere Ausnutzung des Sonnenlichts. Diesen Tuning-Effekt haben die Forscher jetzt erstmals mit nanoskaligen Solarzellen nachgewiesen, bei denen die Quantentopfstruktur in einem 2D-Schichtsystem realisiert wurde. „Mit Nanotechnik kann ein größerer Teil des solaren Spektrums kostengünstig in Elektrizität umgewandelt werden. Quantentopfsysteme könnten sich in Zukunft den gegenwärtig effizientesten Solarzellen als ebenbürtig erweisen“, freut sich Projektkoordinator Thomas Hannappel von der Technischen Universität Ilmenau. „Durch eine Übertragung auf radiale Nanodrahtstrukturen verkürzen sich zudem die Transportwege in der Solarzelle, so dass  sich Verluste weiter verringern lassen. Theoretisch sind damit Wirkungsgrade über dem sogenannten Shockley-Queisser-Limit von 30 Prozent zu erreichen”, so der Sprecher des Forschungsverbunds.

Im Rahmen der Innovationsallianz Photovoltaik wurde das Projekt mit 6,8 Millionen Euro gefördert. Das Förderprogramm wird vom Bundeswirtschaftsministerium und Bundesforschungsministerium getragen. Die Projekte präsentieren sich auf der Internetseite www.innovationsallianz-photovoltaik.de.

Zum Weiterlesen

Projektbeschreibung nano-III-V-pins:
www.innovationsallianz-photovoltaik.de/main/nano-iii-v-pins/

Über die Innovationsallianz Photovoltaik

Mit über 100 Millionen Euro fördern das Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) und das Bundesforschungsministerium (BMBF) im Rahmen der Innovationsallianz Photovoltaik seit 2010 Forschungs- und Entwicklungsvorhaben deutscher Solarunternehmen und Forschungseinrichtungen. Die deutsche Solarbranche plant im Gegenzug Investitionen in geschätzter fünffacher Größenordnung in die Umsetzung der Ergebnisse in Deutschland. Ziel ist es, die Forschungsanstrengungen im Bereich der Photovoltaik zu bündeln, die internationale Wettbewerbsfähigkeit zu sichern und den Innovationsvorsprung deutscher Photovoltaik-Unternehmen weiter auszubauen. Die Projekte werden im Verbund von Photovoltaik-Herstellern, Ausrüstern, Anlagenbauern und Forschungseinrichtungen durchgeführt.

PM: Innovationsallianz Photovoltaik

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