Das japanische Technologieunternehmen Sharp erreicht mit einer Fotovoltaik-Mehrschichtsolarzelle in Triple-Junction-Technologie den mit 35,8 Prozent weltweit höchsten Umwandlungswirkungsgrad für Nicht-Konzentrator-Solarzellen.
Im Gegensatz zu Fotovoltaikzellen auf Siliziumbasis, dem heute gängigsten Solarzellentyp, nutzt die Mehrschicht-Solarzelle drei Licht absorbierende Halbleiterschichten. Diese Schichten bestehen aus Verbindungen von zwei oder mehr Elementen wie Indium und Gallium und werden hauptsächlich für die Energieversorgung von Weltraumsatelliten verwendet. Um die Effizienz der Mehrschicht-Solarzellen zu steigern, muss die Kristallinität - das heißt die Regelmäßigkeit der Atomanordnung - in jeder der drei Licht absorbierenden Schichten optimiert werden.
Auch das Material der einzelnen Schichten ist entscheidend, um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Bei konventionellen Fotovoltaik-Zellen dient Germanium (Ge) als untere Schicht, da es einfach zu verarbeiten ist und viel Strom produziert. Ein Großteil dieses Stroms geht dabei jedoch verloren, ohne effektiv in elektrische Energie umgesetzt zu werden. Der Einsatz von Indiumgalliumarsenid (InGaAs) löst dieses Problem, da dieses Material Licht mit einem sehr hohen Wirkungsgrad in Elektrizität umsetzt. Der Fertigungsprozess für hochwertiges InGaAs mit hoher Kristallinität ist komplex. Sharp gelang es nun, diese InGaAs-Schichten zu fertigen.
Der Anteil bislang verloren gegangener Energie konnte minimiert und der Wirkungsgrad von 31,5 auf 35,8 Prozent gesteigert werden. Dieses Ergebnis erzielte Sharp im Rahmen einer Initiative für Forschung und Entwicklung, die von der japanischen New Energy and Industrial Technology Development Organization gefördert wurde. jm