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Solarzellen der 3. Generation: Forscher überlisten Physik

Moderne Silizium-Solarzellen haben einen maximalen Wirkungsgrad von etwa 25 Prozent. Weltweit arbeiten Forscher daran, diesen Wirkungsgrad zu erhöhen. Eine natürliche Grenze liegt jedoch bei etwa 30 Prozent, weil Solarzellen aufgrund physikalischer Gesetze Licht mit Energien unterhalb einer materialspezifischen Grenze nicht absorbieren können. Die Energie dieses Lichts geht verloren, wird nicht in Strom umgesetzt. Wissenschaftler der Universität Sydney und des Helmholtz-Zentrum Berlin haben nun eine Art „Turbo für Solarzellen“ entwickelt. Mit Hilfe der photochemischen Hochkonversion können zwei energiearme Photonen, die eigentlich in der Solarzelle wirkungslos bleiben, zu einem energiereichen Photon gebündelt werden, das anschließend einen Beitrag zur Stromgewinnung leisten kann.

Projektleiter Dr. Klaus Lips vom HZB-Institut für Silizium-Photovoltaik: „Noch ist die erreichte Steigerung in der Effizienz der Solarzelle gering – etwa 0.1 Prozent absolut und das Sonnenlicht muss dafür sogar 50-fach konzentriert werden – aber der Weg zu weiterer Verbesserung ist klar erkennbar. Für die jetzt veröffentlichte Konzeptstudie haben wir noch keine 25-Prozent-Hochleistungssolarzelle benutzt, wie es aber später für die Praxis erforderlich ist.“ Der wesentliche Vorteil gegenüber anderen Ansätzen liege laut Lips aber darin, dass die Solarzelle nicht aufwendig neu entwickelt werden muss, sondern im Prinzip das bloße Hinzufügen des Hochkonverters ausreiche, um die Effizienz zu erhöhen. Klaus Lips: „Genauso wie man in ein Auto einen Turbo einbaut, um es schneller zu machen.“

Bild: © University of Sydney, Australien

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