Neue Rekordwirkungsgrade für Tandem-PV-Module

Ein III-V-Germanium-PV-Modul mit 34,2 % Wirkungsgrad wird zum effizientesten Solarmodul der Welt und ein III-V-Silizium-PV-Modul hält mit 31,3 % Effizienz den Rekord seiner Klasse.

Diese Technologien könnten als Brücke zwischen klassischen, kostengünstigen Freiflächen- und Aufdachanlagen und hoch effizienten, aber deutlich teureren Weltraumsolarzellen überall dort eingesetzt werden, wo Flächen begrenzt seien, sagt Prof. Dr. Andreas Bett, Institutsleiter am Fraunhofer ISE, III-V im Tandem mit Silizium als günstigere und III-V auf Germanium als etwas effizientere Variante.

Dreifach-Solarzellen aus dem Weltraum auf die Erde holen

Ein 833 cm² großes Tandem-Modul mit 34,2 % Wirkungsgrad entstand im Projekt „Vorfahrt“ des Fraunhofer ISE. Es besteht aus Dreifach-III-V-Germanium-Zellen, die der Projektkoordinator Azur Space Solar Power für die neue Modultechnologie weiterentwickelte. Dafür passte der Hersteller seine Technologie auf das terrestrische Sonnenspektrum an, so dass sie nun in vergleichbarer Stückzahl und auf denselben Wafer-Formaten wie die Weltraumvariante produziert werden können. Die Firma temicon verbesserte den Wirkungsgrad des Moduls zusätzlich.

Silizium-Solarzellen als Dachschindeln

Vor wenigen Jahren erreichten Forschende des Fraunhofer ISE durch eine III-V-Silizium-Solarzelle mit 36,1 % einen neuen Wirkungsgradrekord für Silizium-basierte Solarzellen. Im Forschungsprojekt „Mod30plus“ realisierten sie nun eine Kleinserie dieser Solarzellen am Institut, angepasst auf eine Verschaltung mit Schindeltechnologien. Das 218 cm² große Modul erzielt 31,3 %. Zum Vergleich: Klassische Silizium-Solarzellen können ein physikalisches Effizienzlimit von 29,4 % nicht überschreiten, aktuell kommerziell erhältliche PV-Module haben Wirkungsgrade um 24 %.

An der Weiterentwicklung hatten zahlreiche Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen teilgenommen. Beide Forschungsprojekte wurden durch das BMWE finanziert.