Effizienzrekord: Solarzelle mit überdurchschnittlichem Wirkungsgrad

Um die Effiziens bei der Mehrfachsolarzelle zu steigern, trugen die Forscher nur wenige Mikrometer dünne III-V Halbleiterschichten auf Silicium auf. Das Ergebnis übersteigt sogar die theoretische Wirkungsgradgrenze reiner Siliciumsolarzellen.

Direktes Waferbonden

Die ISE-Forscher kooperierten dafür mit der österreichischen Firma EV Group. Die neue Mehrfachsolarzelle auf Silicium-Basis kommt mit nur zwei Kontakten aus. Die Verbindung gelang ihnen mit dem direkten Waferbonden. Bei dem Verfahren aus der Mikroelektronik werden Oberflächen nach einer Plasmaaktivierung im Vakuum unter Druck miteinander verbunden. Es entsteht eine Einheit, indem die Atome der III-V Oberfläche Bindungen mit dem Silicium eingehen. Für eine derartige vollständig integrierte Mehrfachsolarzelle auf Silicium-Basis stellt der erzielte Wirkungsgrad ein erstmaliges Ergebnis dar.

Über dem Limit

Der Solarzelle sieht man die komplexe innere Struktur nicht an, sie besitzt wie herkömmliche Siliciumsolarzellen einen einfachen Vorder- und Rückseitenkontakt und kann wie diese in PV-Module integriert werden. Die III-V/Si Mehrfachsolarzelle mit einer Fläche von vier Quadratzentimetern wurde im Kalibrierlabor des Fraunhofer ISE vermessen und weist eine Effizienz von 30,2 Prozent für die Umwandlung des einfallenden Lichts in elektrische Energie auf. Die bislang höchste Effizienz einer reinen Siliciumsolarzelle liegt bei 26,3 Prozent und das für Silicium theoretisch berechnete Limit bei 29,4 Prozent.