photovoltaik-Interview mit Martin Green: Höhere Solarzellen-Wirkungsgrade mit „Quantenpunkten“

Die dritte Generation Solarzellen muss die Vorteile von kristalliner Wafer- und von Dünnschichttechnologie miteinander vereinen, davon ist Martin Green überzeugt. Er ist Forschungsleiter des „Centre of Excellence for Advanced Silicon Photovoltaics and Photonics“ der University of New South Wales in Sydney. In einem Interview der Zeitschrift „photovoltaik“ (Ausgabe 11/2008, Erscheinungstermin 30. Oktober 2008) stellt Green seine neusten Forschungsergebnisse vor und erklärt, warum man mit so genannten Quantenpunkt-Tandemstrukturen im Vergleich zu Dünnschichttechnologien rund 40 Prozent Effizienzgewinn erreichen könnte – bei ähnlichen Produktionsmethoden mit vergleichbar niedrigen Kosten.

Theoretischer Wirkungsgrad liegt bei 68 Prozent – 30 % sollen in etwa 20 Jahren erreicht werden
Eine Quantenpunkt-Tandemzelle entsteht, indem mehrere Schichten (z.B. aus Siliziumdioxid) auf eine Siliziumzelle aufgetragen werden und in jede zweite Schicht ein Überschuss an Silizium eingebracht wird. Heizt man die Schichten auf, entstehen im Siliziumdioxid kleine Siliziumkugeln, die sogenannten Quantenpunkte. Der Vorteil dieser Technologie: Über die Größe der Quantenpunkte lässt sich die Quantenpunktzelle auf den Spektralbereich optimieren, den sie in einer gut funktionierenden Stapelzelle benötigt, um insgesamt einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu bekommen. „Es zeigt sich, dass – wenn man unendlich viele Zellen aus unterschiedlichem Material aufeinander stapeln würde – die limitierte Effizienz im Prinzip bei 68 Prozent liegt“, so Green. Er rechnet allerdings nicht damit, dass sich die ganzen 68 Prozent auch verwirklichen lassen. In realen Zellen in etwa 20 Jahren würden wohl um die 30 Prozent Wirkungsgrad möglich sein, wenn man Stapel aus Quantenpunktzellen nutzt, erwartet Green.

17 Prozent Effizienz mit Stapel aus zwei Zellen
Der Anfang soll ein Stapel aus zwei Zellen sein. Mit diesen „Dritte-Generation-Tandemzellen“ will Green um die 17 Prozent Wirkungsgrad erreichen. Allerdings werde es noch dauern, bis die neue Technologie wirklich Marktreife erlangt: „Wir vermuten, dass wir noch fünf Jahre forschen müssen, bis wir beginnen wollen, mit Unternehmen zusammenzuarbeiten, die diese Idee kommerziell verwenden wollen. Und die Unternehmen werden dann wohl auch noch fünf Jahre benötigen, um ein Produkt zu entwickeln“, sagte der Solarforscher der photovoltaik. „Wir sagen deshalb oft, dass wir an Technologien für 2020 arbeiten“, so Green.

31.10.2008 | Quelle: Photovoltaik; Solarpraxis AG | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH