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Die Steigerung der Effizienz von Solarzellen ist eines der drängendsten Probleme in der Solarenergie. Trotz der rasanten Entwicklung erneuerbarer Energien kann sie weltweit immer noch nur etwa die Hälfte des neuen Energiebedarfs decken. Der geringe Wirkungsgrad von Windkraftanlagen und Solarpaneelen ermöglicht es nicht, einen mit fossilen Brennstoffen vergleichbaren Energienutzungsgrad zu erreichen. Beispielsweise beträgt der Wirkungsgrad von Solarzellen in kommerziellen Modulen derzeit nicht mehr als 20–25 %. Wir haben bereits darauf hingewiesen, dass der derzeitige umfassende Entwicklungspfad erneuerbarer Energiequellen nicht die erforderliche Dynamik der Veränderungen in der Struktur des Energieverbrauchs gewährleisten kann. Offensichtlich ist ein zusätzlicher Übergang zu intensiven Entwicklungsmethoden erforderlich. Ein erheblicher Anstieg der Zahl der wissenschaftlichen Forschungen und technologischen Entwicklungen zur Lösung dieses Problems gibt Zuversicht, dass die intensive Phase dieses Prozesses erreicht ist und unweigerlich zu den erforderlichen Ergebnissen führen wird.
Detaillierte Auflistungen der höchsten bestätigten Wirkungsgrade werden laufend von der Fachzeitschrift „Progress in Photovoltaics“ veröffentlicht. Darüber hinaus kann ein allgemeiner Überblick über die Hauptergebnisse dieser Arbeit leicht anhand der regelmäßig aktualisierten Tabelle „Best Research-Cell Efficiency“ des National Renewable Energy Laboratory (NREL) gewonnen werden.
Wie aus diesen Daten hervorgeht, wurde der höchste Wirkungsgrad von bis zu 47,6 % mit Multijunction-Zellen mit Konzentratoren erreicht. Allerdings haben diese Materialien die Versuchslabore noch nicht verlassen und jeder neue Rekord wurde in den letzten Jahren deutlich seltener erreicht. Auch der Prozess der Effizienzsteigerung von kristallinen Si-Zellen und Dünnfilmen auf Basis von CdTe, die häufig für die Herstellung kommerzieller Solarmodule verwendet werden, entwickelt sich recht bescheiden. Es gibt jedoch auch Beispiele für dynamischere Veränderungen. Zunächst sprechen wir über Perowskit-Zellen, insbesondere Perowskit/Si-Tandem- und organische Zellen. Die Shanghai Jiao Tong University verzeichnete einen Wirkungsgrad von 19,2 % für organische Single-Junction-Solarzellen, was ein vielversprechendes Ergebnis ist. Dies gelang jedoch im Jahr 2022. Aber 2023 war sicherlich das Jahr des globalen Herstellers von Photovoltaikmodulen, des chinesischen Longi. Im November 2023 meldete das Unternehmen die Aufstellung eines neuen Weltrekords für den Wirkungsgrad von kristallinen Silizium-Perowskit-Tandem-Solarzellen von 33,9 % . Der bisherige Weltrekord lag bei 33,7 % und wurde im Mai dieses Jahres von der King Abdullah University of Science & Technology (KAUST) aufgestellt. Bereits im Dezember 2023 veröffentlichte Longi eine neue Meldung zu seiner nächsten Platte. Diesmal gelang es dem Unternehmen, einen Wirkungsgrad von 27,09 % zu erreichenfür kristalline Silizium-Solarzellen mit Heterojunction-Rückkontakt. Dieses Ergebnis wurde vom Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) in Deutschland zertifiziert. Darüber hinaus hat Longi erfolgreich einen All-Laser-Strukturierungsprozess für Rückkontaktzellen entwickelt, der den kostspieligen Fotolithographieprozess ersetzt, und den Einsatz von teurem Indium durch eine Reduzierung der Dicke der transparenten leitfähigen Oxidschichten reduziert.
Weitere Informationen zu den Forschungsergebnissen zur Effizienzsteigerung von Solarzellen finden Sie hier .
Von der Redaktion
