15 Jahre Arbeit zahlen sich aus: Solarzelle mit 60 Prozent Wirkungsgrad entwickelt
Neue Solarzelle verspricht deutlich höhere Effizienz: (Symbolbild: Shutterstock/alice-photo)
Der Wirkungsgrad einer Solarzelle beschreibt im Allgemeinen, wieviel des darauf fallenden Sonnenlichts in Strom umgewandelt werden kann. Handelsübliche Solarzellen aus Silizium erreichen mittlerweile Wirkungsgrade von rund 20 Prozent.
Wirkungsgrad zeigt Grenze der Solarausbeute
In Tests wurden schon Werte von 27 Prozent erreicht. Bei Mehrfachsolarzellen liegt der Weltrekord sogar bei gut 46 Prozent – alles freilich unter Laborbedingungen. Entsprechend hoch sind die 60 Grad Wirkungsgrad zu bewerten, die jetzt spanische Forscher:innen erreicht haben.
Das Team der Universidad Complutense de Madrid hat dazu in 15-jähriger Arbeit eine Solarzelle auf Basis von Galliumphosphid und Titan entwickelt. Den hohen Wert verdanken sie den besonderen Eigenschaften des Materials.
Shockley-Queisser-Limit bei 33 Prozent
Denn der Wirkungsgrad von Solarzellen ist je nach verwendetem Material eigentlich nach oben begrenzt. Das sogenannte Shockley-Queisser-Limit liegt bei herkömmlichen Solarzellen bei 33 Prozent. Heißt: Zwei Drittel des Sonnenlichts können von ihnen nicht in Strom umgewandelt werden.
Bei dem Mix aus Galliumphosphid und Titan ist das Verhältnis beinahe umgekehrt – zumindest theoretisch. Denn die Forscher:innen haben noch keine funktionierende Solarzelle für den praktischen Einsatz vorgestellt.
Neuartige Solarzelle: Prototyp in Arbeit
Vielmehr wurde zunächst ein ein Quadratzentimeter großes Teststück hergestellt, um das Potenzial zu messen. In weiterer Folge soll jetzt ein Prototyp einer solchen Solarzelle produziert werden, um zu schauen, ob sich die theoretischen Werte auch in der Praxis umsetzen lassen, wie Interesting Engineering erklärt.
Zudem sollen Probleme bei der zukünftigen Herstellung von Solarzellen beseitigt werden, indem unterschiedliche Ansätze für die Einbindung des Titan ausprobiert werden. Es liegt also noch jede Menge Arbeit vor den Forscher:innen.
Fertige Solarzelle lässt auf sich warten
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine funktionierende Solarzelle auf Basis der neuen Entwicklung wohl noch Jahre auf sich warten lassen wird. Immerhin ist dank der Forschung die Wirkungsgrad-Grenze deutlich nach oben geschraubt worden.
Andere Forscher:innen oder Entwickler:innen lassen sich vielleicht von der Arbeit inspirieren. Die Ergebnisse der Forschung aus Spanien wurden im Fachblatt Materials Today Sustainability veröffentlicht.
