Solarzellen – Aufbau und Funktion

Eine Solarzelle besteht in der Regel aus zwei Schichten unterschiedlich dotierter Halbleiter. Beim Auftreffen von Licht, absorbieren sie Photonen aus der solaren Strahlung und setzen Elektronen frei. Durch die Bewegung dieser frei beweglichen Ladungsträger von der p-dotierten zur n-dotierten Schicht entsteht ein Gleichstrom in der Solarzelle. Ein Wechselrichter wandelt diesen in Wechselstrom, der dann entweder selbst verbraucht oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Je nach Art der Herstellung kann man im Wesentlichen Monokristalline, Polykristalline oder Amorphe Solarzellen unterscheiden, die jeweils einen Wirkungsgrad von 10 bis 20 % erreichen.

Mehrfach-Solarzellen für höhere Wirkungsgrade

Eine besondere Bauform von Solarzellen sind Mehrfach-Solarzellen Mehrfach-Solarzellen. Für den wirtschaftlichen Einsatz werden sie mit Konzentratorsystemen ausgestattet, die das auftreffende Licht wie eine Lupe bündeln und konzentriert auf die Solarzelle leiten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Zellen bestehen Mehrfachsolarzellen nicht aus einer Siliziumschicht, sondern aus mehreren übereinandergestapelten Schichten verschiedener Halbleitermaterialien. Da jeder der eingesetzten Halbleiter eine unterschiedliche Wellenlänge des Lichts zur Stromerzeugung nutzt, erreichen  Mehrfachsolarzellen deutlich höhere Wirkungsgrade. Forschern des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme ist es nun gelungen eine Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 44% herzustellen.

Fazit und Ausblick

 Durch ihren besonderen Aufbau erreichen Mehrfachsolarzellen einen mehr als doppelt so hohen Wirkungsgrad wie herkömmliche Siliziumschicht. Da sie aber besonders aufwändig und teuer in der Herstellung sind, können sie in herkömmlichen Bereichen der Photovoltaik aktuell nicht  wirtschaftlich eingesetzt werden. Mit der Inbetriebnahme einer ersten Fabrik für die industrielle Fertigung wurde nun aber ein entscheidender Weg eingeschlagen. Mehrfachsolarzellen haben ein hohes Potential und können die Effizienz von Photovoltaikanlagen in Zukunft deutlich steigern.   

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