Forscher des US-amerikanischen National Renewable Energy Laboratory (NREL) haben die Entwicklung innovativer Solarzellen mit einem Rekordwirkungsgrad von fast 40 % bei normalem Licht angekündigt. Zum Vergleich: Der Wirkungsgrad herkömmlicher Solarzellen liegt zwischen 15 und 30 %.
Bemerkenswert ist, dass der Wert von 39,5 % mit einer Beleuchtung erreicht wurde, die in der Regel dem natürlichen Sonnenlicht entspricht. Diese Klarstellung ist wichtig, weil Wissenschaftler im Laufe von Experimenten oft einen Wirkungsgrad von bis zu 47 % erreichen, aber nur unter „konzentriertem“ Licht, was den natürlichen terrestrischen Bedingungen nicht gut entspricht.
Dieses Ergebnis wurde dank eines speziellen Designs von Elementen erreicht, das als invertierte metamorphe Verbindung (IMM) bekannt ist. Dabei werden drei Schichten von Solarzellen verwendet, die jeweils aus einem anderen Materialtyp bestehen. Insbesondere sprechen wir über die obere Schicht aus Indium-Gallium-Phosphid, die mittlere Schicht aus Gallium-Arsenid und die untere Schicht aus Indium-Gallium-Arsenid. Jede Schicht fängt Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen ein, wodurch mehr Energie aus einem großen Teil des Sonnenspektrums erzeugt werden kann.
Darüber hinaus verwenden die Panels die sogenannten „Quantum Wells“, die die Bewegung von Elektronen nicht auf drei, sondern auf zwei Dimensionen begrenzen. Es wird argumentiert, dass eine Schicht mit solchen Löchern auch mehr Licht einfangen kann und zu einer höheren Energieeffizienz führt.
Der vorherige Effizienzrekord für Solarmodule wurde vom selben Team aufgestellt, das 2020 einen Indikator von 39,2 % erreichte – wir sprechen vom Kampf um jeden Bruchteil eines Prozents. Es wurden bereits Tests durchgeführt, die das Verhalten neuer Elemente unter Weltraumbedingungen demonstrieren. In diesem Fall betrug der Wirkungsgrad 34,2 %.
Ein wissenschaftlicher Durchbruch könnte für die Solarzellentechnologie entscheidend sein. Dennoch betonen die Entwickler, dass die Produktion dieses Zelltyps recht teuer sei und von Massenproduktion noch keine Rede sei, vorher gebe es noch viel Arbeit, um die Kosten der Elemente zu senken.
2022-05-20 14:44:44
Autor: Vitalii Babkin