Der Hugo-Geiger-Preis 2021 geht an Markus Feifel für seine Forschung zu Tandem-Solarzellen. Darüber berichtet das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE , an dem er seine Promotion durchgeführt hat. Es geht dabei um eine komplexe und sehr leistungsfähige Solarzelle mit III-V Halbleitermaterialien im Tandem mit Silizium. Sie habe bereits mehrere Wirkungsgradrekorde aufstellen können.

Wie Fraunhofer ISE außerdem mitteilte, ist der Wirkungsgrad von Silizium-Solarzellen physikalisch auf maximal 29 Prozent begrenzt. Solarzellen aus III-V Halbleitermaterialien (chemischen Hauptgruppe III wie Gallium, Indium und V wie Arsen und Phosphor) erreichen bereits Wirkungsgrade von bis zu 39,2 Prozent. Sie sind damit prädestiniert für den Einsatz auf kleinen Flächen. Für die Nutzung in Flachmodulen sind die Kosten allerdings noch zu hoch. Die Technik kommt daher aktuell fast ausschließlich in der Raumfahrt zum Einsatz. Durch das Aufbringen gängiger III-V Halbleiter auf eine Basis aus günstigem Silicium könnten beide Technologien kosteneffizient vereint werden.

Dr. Markus Feifel entwickelte in seiner Promotion »Hocheffiziente III-V-Mehrfachsolarzellen auf Silicium« am Fraunhofer ISE mit diesem Ansatz eine komplexe und sehr leistungsfähige Solarzellenstruktur. »Wichtig war dabei vor allem, an der Grenzfläche zwischen Silicium und der aufgebrachten Verbindungshalbleiterschicht eine geringe Kristalldefektdichte zu erreichen, um Leistungsverluste zu minimieren«, sagt Feifel über sein Forschungsvorhaben. Hier gelang Dr. Feifel durch eine Weiterentwicklung der Electron Channeling Contrast Imaging Methode zur Fehlererkennung und -analyse sowie durch eine entsprechende Anpassung der Kristall-Wachstumsbedingungen ein echter Durchbruch. 2020 verzeichnete das Fraunhofer ISE mit 25,9 Prozent Wirkungsgrad einen neuen Rekordwert für eine direkt auf Silicium gewachsene III-V/Si Tandemsolarzelle.

Mit dem Hugo-Geiger-Preis zeichnet das Bayerische Wirtschaftsministerium jedes Jahr drei hervorragende Promotionsarbeiten aus. Kriterien der Beurteilung sind: wissenschaftliche Qualität, wirtschaftliche Relevanz, Neuartigkeit und Interdisziplinarität der Ansätze.

30.3.2022 | Quelle: Fraunhofer ISE | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH