Tandem-Solarzelle 2.0 wird deutlich billiger

Raleigh (pte003/26.06.2019/06:10) - Forscher an der North Carolina State University http://ncsu.edu haben ein neues Konzept für eine Tandem-Solarzelle entwickelt, um diese in der Herstellung deutlich günstiger zu machen. Experte Salah Bedair und sein Team bauen auf einer Dünnfilm-Siliziumzelle auf, die kommerziell in großen Stückzahlen und damit kostengünstig hergestellt wird. Darüber bringen sie eine Zelle an, die auch andere Forscher einsetzen. Dazu zählen transparente Perowskit-, Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid- und Zellen aus sogenannten III/V-Halbleitern.

Kosten sinken auf ein Zehntel

Tandemzellen bestehen aus zwei oder drei übereinander gestapelten Solarzellen. Jede ist darauf spezialisiert, Licht eines bestimmten Frequenzspektrums optimal zu absorbieren und in Strom umzuwandeln. Damit wird nahezu das gesamte Sonnenlicht verwertet. Bisher werden Zellen aus teilweise exotischen Materialien übereinandergestapelt.

Siliziumzellen kosten nur ein Zehntel dessen, was für ihre exotischen Brüder gezahlt werden muss. Entsprechend geringer sind die Kosten des gesamten Solargenerators. Die Sache hat nur einen Haken: man kann die Zellen nicht einfach so auf die Siliziumzellen setzen, weil die Strukturen unterschiedlich sind. Aus diesem Grund kann der Strom nicht ungehindert fließen.

Kontaktverbindung unter Druck

Die US-Forscher haben das Problem mit sogenannten intermetallischen Verbindungen gelöst. Das sind homogene chemische Verbindungen zwischen zwei oder mehr Metallen. Sie weisen eine Gitterstruktur auf, die sich von jener der beteiligten Metalle unterscheidet. Die bisher eingesetzten Lösungen für das Problem sind weitaus teurer, weil schwieriger zu realisieren.

Bedair und sein Team entschieden sich für eine Galliumarsenid-Zelle, die sie intermetallisch aus einer Siliziumzelle befestigten. Dazu überzogen sie die Kontakte beider Zellen mit einem Indiumfilm. Unter leichtem Druck gehen die Kontakte bei Raumtemperatur eine Verbindung ein. "Mit dieser Technik können wir Solarzellen aus der Massenfertigung zu Tandemzellen zusammenfügen", so Bedair. Es sind gewissermaßen Superzellen aus Materialien "von der Stange".

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