Bündelung des Lichts macht Sandwich-PV-Module preiswerter

Konzentrator-Fotovoltaik bekommt Umweltpreis

Andreas Bett (links) und Hansjörg Lerchenmüller haben die Stromausbeute bei Solarzellen erhöht. © ISE

Ein Konzept für die kostengünstige Produktion von PV-Modulen auf Basis von Mehrfach-Solarzellen erhält den Umweltpreis. Es erhöht die Stromausbeute.

Andreas Bett, Fraunhofer ISE und Hansjörg Lerchenmüller, Soitec erhalten den Deutschen Umweltpreis 2012. Bundespräsident Joachim Gauck ehrt sie für die Entwicklung und industrielle Umsetzung von Konzentrator-Fotovoltaik-Systemen auf der Basis von Mehrfachsolarzellen.

Die mit 500.000 Euro dotierte Auszeichnung ist einer der bedeutendsten Umweltpreise in Europa. In diesem Jahr geht der Preis an zwei Projekte. Neben den Konzentrator-Fotovoltaik-Experten wird auch Günther Cramer, Mitbegründer und Aufsichtsratschef des Wechselrichterherstellers SMA Solar Technology geehrt.

Mit dem von Bett und Lerchenmüller entwickelten Verfahren lässt sich etwa doppelt so viel Energie aus Sonnenlicht in Strom umwandeln wie dies auf Basis von Silizium möglich ist. Herkömmliche Solarzellen aus Silizium können nicht das gesamte Spektrum des Sonnenlichts in Strom umwandeln. Die Preisträger verwenden mehrere unterschiedliche Halbleitermaterialien, um die Lichtausbeute zu erhöhen.

Sie stapeln Lagen aus Galliumindiumphosphid, Galliumindiumarsenid und Germanium übereinander. Vor drei Jahren erzielte das Forscherteam um Andreas Bett damit im Labor einen Wirkungsgrad von 41,1 Prozent.

Die Herstellung von Dreifachsolarzellen ist aufwändig und teuer. Um Mehrfachsolarzellen dennoch preiswert zu fertigen, greifen die Forscher zu einem Trick. Sie setzen vor jede Zelle eine Linse, die das Sonnenlicht 500-fach bündelt. Nun genügen winzige Halbleiter von nur drei Millimeter Durchmesser, um den fokussierten Lichtstrahl aufzufangen.

"Der Einsatz dieser kostengünstigen fokussierenden Optik ermöglicht einen sparsamen Einsatz der vergleichsweise teuren Halbleitermaterialien. Je nach Konzentrationsfaktor benötigt man nur ein Fünfhundertstel bis Tausendstel des Halbleitermaterials - und erhöht dennoch die Effizienz der Solarzelle", erläutert  Andreas Bett.

Ihm ist es gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen am Fraunhofer ISE gelungen, die Effizienz von Mehrfachsolarzellen zu verbessern und den Aufbau der Module zu optimieren. Zur industriellen Umsetzung wurde die Firma Concentrix im Jahr 2005 in Freiburg gegründet. Vier Jahre später hat das Unternehmen Soitec den spin off übernommen.

Soitec hat das Konzept in die Serienfertigung transferiert. Die industriell hergestellten Module haben einen Wirkungsgrad von 30 Prozent. Einen Wert, den Lerchenmüller und Bett in den kommenden Jahren noch steigern wollen.

Die Module benötigen direkte Sonneneinstrahlung. Sie sind deshalb besonders für den Einsatz in Südeuropa, Nordafrika, dem Südwesten der USA oder im Nahen Osten in Solarparks geeignet. Solarkraftwerke von Soitec stehen bereits in 14 Ländern weltweit. Quelle: ISE / pgl

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