Photovoltaik Chinesische Silizium-Solarzelle mit Rekordwirkungsgrad

Von Maria Beyer-Fistrich

Der chinesische Solarzellenentwickler Longi Green Energy Technology hat einen neuen Rekordwirkungsgrad für seine monokristallinen Vollspektrum-Silizium-Solarzellen gemeldet.

Höhere Wirkungsgrade bedeuten einen höheren Energieertrag. Jedes Prozent mehr Wirkungsgrad ist für die Forscher hart erkämpft.
Höhere Wirkungsgrade bedeuten einen höheren Energieertrag. Jedes Prozent mehr Wirkungsgrad ist für die Forscher hart erkämpft.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay)

Mit 26,81 Prozent übertrifft die Solarzelle damit den bisherigen Rekord von 26,7 % aus dem Jahr 2017 für eine Heterojunction-Solarzelle (HJT). Bestätigt hat die Zahlen das Institut für Solarenergieforschung. Bei Heterojunction-Solarzellenn werden Zellen aus kristallinem Silizium zwischen zwei Schichten aus amorphem Dünnschichtsilizium eingebettet.

Dies ist auch das erste chinesische Unternehmen, das einen Rekordwert erreicht. Handelsübliche Silizium-Solarzellen erreichen einen Wirkungsgrad von etwa 20 Prozent. Im Labor kann unter bestimmten Bedingungen ein deutlich höherer Wirkungsgrad erzielt werden. Ebenso einen höheren Wirkungsgrad von knapp 30 Prozent erzielen Solarzellen auf Gallium-Arsenid-Basis.

Tandem-Solarzelle mit 47,6 Prozent Wirkungsgrad

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE konnten die Effizienz einer Vielfach-Solarzelle dank einer besonderen Antireflex-Beschichtung bereits auf 47,6 Prozent bei 665-facher Sonnenkonzentration erhöhen. Bei Tandem-Solarzellen werden unterschiedliche Solarzellen in Reihe betrieben. Das sogenannte Interconnect-Prinzip verbindet die Solarzellen sowohl elektrisch als auch optisch miteinander. Es gilt dabei: je dünner, desto besser.

Solche Wirkungsgrade von Tandem-Solarzellen sind möglich, weil die Frauenhofer-Forscher jede einzelne Schicht optimiert haben. Die Tandem-Zellen sind durch eine vierlagige Antireflexionsschicht und verbesserten Kontaktschichten für den Spektralbereich von 300 bis 1.780 nm empfindlich. Herkömmliche Solarzellen aus Silizium absorbieren das Sonnenlicht nur bis zu einer Wellenlänge von 1.200 nm.

Wirkungsgrad von Solarzellen

„Die Verbesserung des Wirkungsgrads und die Senkung der LCOE (Levelized Cost of Energy) ist das ewige Thema der Entwicklung der Photovoltaikindustrie", erklärt Li Zhenguo, Gründer und Präsident von Longi. „Der Wirkungsgrad von Solarzellen ist das Aushängeschild für Innovationen in der Photovoltaik-Technologie. Jede Verbesserung des Wirkungsgrads von Solarzellen um 0,01 Prozent erfordert enorme Anstrengungen. Insbesondere kristalline Silizium-Solarzellen machen fast 95 Prozent des derzeitigen Photovoltaik-Marktes aus, sodass der endgültige Wirkungsgrad von kristallinen Silizium-Solarzellen auch das Entwicklungspotenzial und die Richtung der Photovoltaik-Industrie aufzeigt, was für die gesamte Photovoltaik-Industrie von großer Bedeutung ist.“

Der Wirkungsgrad einer Solarzelle bezieht sich auf den Anteil der Energie in Form von Sonnenlicht, der von der Solarzelle mittels Photovoltaik in Strom umgewandelt wird. Der Wirkungsgrad der in einer Photovoltaikanlage verwendeten Solarzellen bestimmt in Verbindung mit dem Breitengrad und dem Klima den jährlichen Energieertrag der Anlage. Ein Solarmodul mit einem Wirkungsgrad von 20 Prozent und einer Fläche von einem Quadratmeter erzeugt beispielsweise unter Standardtestbedingungen 200 kWh/Jahr, wenn es 2,74 Stunden pro Tag einer Sonneneinstrahlung von 1000 W/m2 (Bestrahlungsstärke) ausgesetzt ist.

(mbf)

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