Effiziente Solarzellen: Neues Konzept kann mehr Sonnenstrahlen in Strom umwandeln

Ein US-amerikanisches Startup hat neuartige, kostengünstige Solarzellen entwickelt. Sie sollen schon bald in der Lage sein, bis zu 50 Prozent der Sonnenstrahlen in Strom umzuwandeln. Langfristig soll die damit erzeugte Energie günstiger sein als die aus Gaskraftwerken.

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Wettstreit unter Forschern: Solarzellen müssen immer günstiger und immer leistungsfähiger werden. (Foto: Flickr/ Solar Pergola, Barcelona by Max D CC BY 2.0)

Wettstreit unter Forschern: Solarzellen müssen immer günstiger und immer leistungsfähiger werden. (Foto: Flickr/ Solar Pergola, Barcelona by Max D CC BY 2.0)

Bislang können die meisten Solarzellen weniger als 25 Prozent der Sonnenstrahlen in Strom umwandeln. Das US-Unternehmen Semprius Inc. will jetzt fast das Doppelte erreicht haben. Durch das neue Konzept soll es möglich sein, die Kühlungskosten zu senken sowie die Effizienz der Solarzellen zu erhöhen. Der Clou liegt in der Stapelung von Halbleitermaterialien, die unterschiedliche Lichtfrequenzen erfassen können. Langfristig soll mittels dieser Solarzellen erzeugter Strom sogar günstiger werden als Elekrizität aus Gaskraftwerken.

Der US-amerikanische Hersteller von konzentrierender Photovoltaik (CPV), Semprius, arbeitet schon seit Jahren an der Effizienzsteigerung von Solarzellen und stellte in der Vergangenheit bereits Produkte mit einem Wirkungsgrad von 33,9 Prozent vor. Jetzt werden in Durham, North Carolina, preiswerte Vierfach-Stapelzellen produziert. Hergestellt werden sie im selbst entwickelten Mikrotransferdruckverfahren, das die gleichzeitige Produktion Tausender Mikrozellen mit hohen Erträgen ermöglicht.

Aufgrund der vier Schichten gelingt es dem Unternehmen, ein breiteres Spektrum des Sonnenlichts zu absorbieren und so letztlich auch mehr Strom zu generieren. Dabei scheidet Semprius drei Halbleiterschichten auf eine Germaniumoberfläche ab. Die Solarzellen seien winzig, hätten jeweils weniger als einen Millimeter Durchmesser. Das reduziere obendrein die Kosten für die Kühlung und helfe so, die Effizienz zu verbessern, so MIT Technology Review.

Die Entwickler in North Carolina hätten vor allem am Material für die Grenzschichten zwischen den Layern gearbeitet, um die optischen Verluste innerhalb des gesamten Stapels zu minimieren und den Gesamtwirkungsgrad zu steigern, so das Fachportal Photovoltaik.eu. Auf Anhieb sei es den US-Amerikanern damit gelungen, in der Massenfertigung einen Wirkungsgrad von 43,9 Prozentzu erzielen.

Bereits in drei bis fünf Jahren sollen über 50 Prozent erreicht werden können, so die Hoffnung des Unternehmens. Gleichzeitig sollen die Kosten auf weniger als fünf Cent pro Kilowattstunde gesenkt werden. Ein Kraftwerk, das mittels dieser Zellen zwischen 80 bis 100 MW generiere, ließe somit Photovoltaikenergie billiger werden als Erdgas. Zum Vergleich: Die US Energy Information Administration schätzt, dass neue Erdgaskraftwerke künftig Strom um die 6,4 Cent pro Kilowattstunde produzieren können.

Erst vor wenigen Wochen hatten Forscher des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme (Ise) mit dem so genannten „Flatcon“-Modul einen neuen Rekordwirkungsgrad für Konzentratormodule aufgestellt. Mit ihrem Solarmodul, bestehend aus 52 Solarzellen mit einer Größe von jeweils nur sieben Quadratmillimetern, gelang es den Freiburgern, 36,7 Prozent des Lichts in elektrische Energie umzuwandeln. Auch hier bestand jede Zelle aus vier Ebenen. Das berichtete das Branchenfachblatt Neue Energie. Ise-Berechnungen zufolge ließen sich mit den neuen Modulen Strom zu einem Preis von acht Eurocent pro Kilowattstunde produzieren.

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