Hocheffiziente III-V Mehrfachsolarzellen auf Silicium.

Die Photovoltaik ist eines der zentralen Standbeine für eine erfolgreiche Wende hin zu erneuerbaren Energiequellen. Die mit Abstand am weitesten verbreitete Technologie in diesem Sektor ist die Silicium Solarzelle, obwohl sie nur einen verhältnismäßig kleinen Teil des Sonnenlichts in elektrischen Strom wandeln kann. Das Potenzial dieser Technologie gilt als ausgereift, da das theoretische Limit des Wirkungsgrades bei 29.4 % liegt. Abhilfe schaffen sogenannte Mehrfachsolarzellen, die Wirkungsgrade von über 40 % erreichen können. Vielversprechend sind hierbei Strukturen, die das Sonnenspektrum auf hocheffiziente III-V Dünnschicht- und eine Siliciumzelle aufteilen. Innerhalb der letzten drei Jahre konnten wir die Effizienz dieser Technologie von 19.7 % auf 25.9 % steigern, was das Potential dieser Technologie verdeutlicht. Zudem wurden wichtige Meilensteine für eine zukünftige großindustrielle Umsetzung erreicht, womit diese Arbeit einen wichtigen Beitrag zur Energiewende liefern kann.

Die Dissertationsschrift beschäftigt sich mit III-V Mehrfachsolarzellen, die epitaktisch auf Silicium aufgewachsen werden. Sie erlauben eine Steigerung des Wirkungsgrades auf über 40 %, während das theoretische Limit einer Silicium Einfachsolarzelle bei 29.4 % liegt. Durch die Charakterisierung und Optimierung der einzelnen Schichten und Prozesse konnte der Wirkungsgrad der GaInP/GaAs/Si Struktur von 19.7 % auf 25.9 % erhöht werden.