Einen Rekord-Wirkungsgrad von 33,9 Prozent erreicht ein hochkonzentrierendes Photovoltaik-Modul, das vom US-amerikanischen Unternehmen Semprius entwickelt wurde. Erstmals mehr als ein Drittel der einfallenden Sonnenenergie kann der Prototyp direkt in Strom umwandeln. Dagegen erreichen kommerzielle Module heute Effizienzen bis zu 30 Prozent.
Testsystem aus 40 Modulen. (Foto: Semprius)
Konzentrierende Systeme bündeln das Sonnenlicht mit flachen Spezial-Linsen auf kleine Hochleistungszellen. Zurzeit arbeitet man bei Semprius an der Marktreife: Während hier die Module verfeinert werden, arbeitet der kürzlich eingestiegene Partner Siemens an den zugehörigen Systemkomponenten von der Sonnen-Nachführung über Wechselrichter bis zum Entwurf ganzer Solarkraftwerke. Erste Testeinrichtungen gibt es bereits, die Serienfertigung der neuen Module soll demnächst in den USA anlaufen. Grundlage ist ein kostengünstiges Verfahren, die winzigen Zellen – mit der Fläche einer Kugelschreiberspitze laut Semprius „die kleinsten der Welt“ – auf ein Substrat zu montieren: Statt Chip für Chip zu bewegen, werden bis zu tausend Zellen auf einmal auf einen Träger „aufgedruckt“.
Über 600 Minizellen aus mehreren Schichten von III-V-Halbleitern, zum Beispiel Gallium-Arsenid, sind in einem Modul verbaut, wo sie von tausendfach aufkonzentriertem Sonnenlicht bestrahlt werden. Die Rekord-Effizienz des Moduls von 33,9 Prozent wurde durch eine optimierte Bauweise erreicht. Sie sorgt für möglichst geringe Einbußen im Wirkungsgrad, der bei den unverbauten Zellen über 41 Prozent liegt. Wie alle konzentrierenden Fotozellen verarbeiten sie nur direkt einfallendes Licht. Sie eignen sich daher für großflächige Anlagen in trockenen Gegenden hoher Lichteinstrahlung, also für Länder im Sonnengürtel der Erde.
