# taz.de -- Effektivere Solarzellen: Freiburger Forscher auf Rekordjagd
       
       > Der Effizienz-Weltrekord der Siliziumzelle kehrt in den Breisgau zurück.
       > Die ISE-Forscher halten auch den Rekord aller Solarzelltechnologien.
       
 (IMG) Bild: Solarzellforschung im Reinraumlabor des Freiburger Fraunhofer-Instituts
       
       Freiburg taz | Der Weltrekord ist seit einigen Wochen wieder in Freiburg:
       Das [1][Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE)] hat im Labor
       eine Solarzelle der klassischen Silizium-Art gefertigt, die 21,9 Prozent
       des Sonnenlichts in elektrische Energie umwandeln kann. Das hat zuvor noch
       niemand geschafft.
       
       Zuletzt hatte der Rekord bei 21,3 Prozent gelegen, erzielt im Jahr 2015 von
       der chinesischen Firma Trina Solar. Davor war bereits das Freiburger
       Fraunhofer-Institut Rekordhalter gewesen, elf Jahre lang.
       
       Der Spitzenwert bezieht sich allerdings nur auf die multikristallinen
       Siliziumzellen, die – wie der Name schon sagt – aus einer Vielzahl von
       Kristallen des Halbleitermaterials bestehen. Sie sind, wie es beim ISE
       heißt, „das Arbeitspferd der Solarzellenindustrie“, weil sie mit rund 60
       Prozent den größten Anteil an der Weltproduktion haben. Betrachtet man
       hingegen andere Zelltypen, können mitunter noch deutlich höhere
       Effizienzwerte erzielt werden.
       
       Das gelingt zum einen mit Siliziumzellen auf Basis von Einkristallen
       (monokristallin genannt). Bei diesen liegt der Weltrekord – ebenfalls ganz
       frisch – bei 26,6 Prozent, aufgestellt von der japanischen Firma Kaneka.
       Und damit wird die Luft für die reine Siliziumtechnik dann schon dünn, denn
       das theoretische Maximum bei normalem Sonnenlicht liegt für diese Technik
       bei 29,4 Prozent.
       
       Die Solarforscher wollen sich mit diesem Limit freilich nicht
       zufriedengeben. Deswegen arbeiten sie parallel längst an ganz anderen
       Zellkonzepten: an Mehrfachsolarzellen, die aus verschiedenen
       Halbleiterschichten aufgebaut sind, von denen jede einen anderen Teil des
       Sonnenspektrums nutzen kann.
       
       Erst dieser Tage publizierte das ISE einen neuen Rekordwert von 31,3
       Prozent, den die Freiburger Forscher mit einer Mehrfachsolarzelle auf
       Siliziumbasis erzielten, die mit Schichten von Gallium-Indium-Phosphid und
       Gallium-Arsenid belegt ist.
       
       ## Oben ist noch Luft
       
       In diesem Fall absorbiert die oberste Lage vor allem das sichtbare Licht,
       die mittlere einen Teil des sichtbaren Lichts und gewisse Infrarotanteile
       und die untere dann langwelligeres Infrarot. Bei dieser Technik sei sogar
       noch Luft nach oben, sagt Andreas Bett, kommissarischer Leiter des ISE:
       „Hiermit werden auch noch 35 Prozent möglich sein.“
       
       Und selbst das ist nicht das Ende der Fahnenstange, denn das Spiel mit den
       Mehrfachzellen lässt sich noch ausweiten – auf vier oder fünf, sogar auf
       sechs Lagen. Und so führte dieser Weg zu einem weiteren Weltrekord, den
       ebenfalls das ISE hält, zusammen mit internationalen Partnern aus
       Forschung und Industrie: Eine Vierfachsolarzelle erzielte im Jahr 2014 im
       Labor eine Ausbeute von 46,0 Prozent. Das ist aktuell der höchste Wert, den
       jemals eine Solarzelle schaffte, weltweit.
       
       Nun gereichen solche Laborrekorde zweifellos zum Erwerb von Forscherehren.
       Für die Energiewende hingegen sind zwei andere Punkte viel wichtiger:
       Welcher Wirkungsgrad lässt sich in der Massenfertigung verlässlich
       garantieren? Und zu welchen Kosten ist das möglich? Weil die Mehrfachzellen
       in diesen Punkten noch nicht so weit sind, dominiert weiterhin das
       Silizium. „Es ist nun eine entscheidende Aufgabe der Forschung, die
       entsprechenden Produktionstechnologien zu entwickeln“, sagt Forscher Bett.
       
       ## Ausbeute kann noch verbessert werden
       
       In dieser Hinsicht ist sogar beim etablierten Silizium noch Spielraum. Denn
       auch bei diesen Zellen fällt die Effizienz zwischen Labor und Fabrik noch
       deutlich ab. Um beim Beispiel der Monokristallinen zu bleiben, die in den
       Instituten bis zu 26,6 Prozent erreichen: In der Fertigung kommen sie auf
       maximal 23 bis 24 Prozent, das Gros der Fabriken erreicht eher 21 Prozent.
       
       Und wenn die einzelnen Zellen anschließend zu Modulen verbaut werden, sinkt
       die Ausbeute nochmals ein wenig – durch optische Verluste, durch die
       Verschaltung und weil Module immer inaktive Bereiche zwischen den Zellen
       aufweisen. So bleiben die Modulwirkungsgrade heute zumeist noch unter 20
       Prozent hängen.
       
       Wer sich ein Paneel fürs Dach kauft, muss also von den Laborwerten
       abstrahieren können. Und doch zeigen die Rekorde immer wieder die Dynamik
       in der Photovoltaikentwicklung – es werden für die Freiburger Solarforscher
       nicht die letzten Weltrekorde gewesen sein.
       
       7 Apr 2017
       
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