Spätestens seit März hat die Welt nicht nur mit der Klimakrise zu kämpfen. Trotz einer globalen Pandemie versuchen Wissenschaftler Lösungen zu einer Versorgung mit erneuerbaren Energien zu finden. Im April 2020 wurden nicht weniger als drei Rekorde bei der Effizienz von Solarzellen gebrochen. Die erste und die zweite Bestmarke wurden von Wissenschaftlern in den USA am National Renewable Energy Laboratory erreicht.
Ihre einzigartige Sechsfach-Solarzelle hat eine beispiellose Energieumwandlung und wandelt verstärktes Licht mit einem Wirkungsgrad von 47,1 Prozent in Elektrizität um – die effizienteste der Welt unter konzentrierten Lichtbedingungen. Dieser Rekord übertraf den vor einigen Jahren etablierten Konkurrenten um ein Prozent. “Dieses Gerät zeigt wirklich das außergewöhnliche Potenzial von Mehrfach-Solarzellen”, sagt der Forscher John Geisz, der an der Entwicklung beteiligt war.
Die Errungenschaft wurde durch die Konzentration des Sonnenlichts unterstützt, bis es 143-mal intensiver brutzelte. Aber selbst unter der Beleuchtung einer einzelnen Sonne sind die Solarzellen besser als jede andere. In der Tat ist das der zweite Rekord, der gebrochen wurde. Das Team testete eine andere Version seiner Sechs-Sperrschicht-Zelle ohne das Licht zu konzentrieren, und erzielte einen beispiellosen Wirkungsgrad von 39,2 Prozent.
Jeder der sechs Übergänge der Zelle ist darauf spezialisiert, einen bestimmten Lichtbereich des Sonnenspektrum einzufangen. Zusammen enthält das Gerät 140 Schichten lichtabsorbierenden Materials und ist dennoch dreimal dünner als ein Haar vom Kopf. Das Licht wird bei dieser Innovation so stark gebündelt, dass nur ein Bruchteil der üblichen Materialkosten anfällt, und die Zelle an sich effizienter ist.
Der dritte Rekord, der in diesem Monat gebrochen wurde, wurde von einer sogenannten Tandemzelle erzielt. Dies ist ein nur wenige Mikrometer dickes Gerät, das zwei verschiedene Halbleiter kombiniert, einen für die sichtbaren Teile des Lichtspektrums und einen für das Infrarotlicht. Ingenieure des deutschen Forschungszentrums Helmholtz-Zentrum Berlin haben eine neuartige Tandemzelle aus gestapeltem Silizium und Perowskit mit einem zertifizierten Wirkungsgrad von 24,16 Prozent entwickelt. Diese Kombination überzeugt durch eine geringes Gewicht und erweist sich stabil bei Strahlung – perfekt für Satelitentechnologie.
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