Neue Spitzenwerte in den Umwandlungsraten

Am 16. Februar 2010 verkündete Mitsubishi Electric (三菱電機株式会社 Mitsubishi Denki Kabushiki-gaisha), daß das Unternehmen bei seinen vornehmlich in Photovoltaikanlagen für Wohnhäuser verbauten Solarzellen aus polykristallinem Silizium einen neuen Weltrekord bei der Umwandlungseffizienz erreichen konnte und verbesserte damit
im dritten Jahr in Folge seine Spitzenwerte.
Mitsubishi produziert und vertreibt bereits seit einiger Zeit polykristalline Solarzellen, bei diesen Typen beträgt die Umwandlungseffizienz bislang etwa 16%. Mit Verbesserungen wie etwa im Aufbau der Zellen konnte die Umwandlungseffizienz noch einmal gesteigert werden.

U.a. senkte man hierfür den internen Widerstand, behob durch Konstruktionsänderungen Energieverluste und konnte so den bisherigen Rekord für die höchste Umwandlungseffizienz um 0,2 auf nun 19,3% steigern. Ebenso konnte bei den verwendeten quadratischen 15cm-Zellen aus polykristallinem Silizium mit einer Schichtdicke von 200µm die Leistung von bisher 4,16 W auf 4,2 Watt gesteigert werden.
Auch bei quadratischen 15cm-Ultradünnschichtzellen mit einer Schichtdicke von 100µm erreichte Mitsubishi mit einer Umwandlungsrate von 18,1% einen neuen Rekord.

Preisvorteil durch Einsparung von Silizium

Zwar ist auch Mitsubishi Electric als Hersteller von PV-Anlagen vom Einbruch des Weltmarktes, den die Solar-Branche seit dem zweiten Halbjahr 2008 erlitt, betroffen, doch wird für 2010 wieder mit einem kontinuierlichen Wachstum gerechnet – die Weltjahresproduktion von 5500 MW im Jahr 2008 soll bis 2011 auf bis zu 8000 MW steigen und machen weitere Entwicklungen nötig. Zwar machen derzeit vor allem kristalline Siliziumzellen den Hauptvertreter bei Photovoltaikanlagen aus, doch lassen die Schwankungen, denen die Weltmarktpreise des Rohstoffs Silizium unterworfen sind, auf neue Dünnschichtzellen hoffen, welche die Materialkosten für Silizium bis auf ein Hundertstel herabsenken könnten.

Kristalline Solarzellen aus teuren Silizium-Wafern zeichnen sich durch hohe Umwandlungsraten aus und eignen sich somit hervorragend für Anwendung bei begrenztem Flächenangebot, wie etwa den Dächern von Wohnhäusern. Bei den Dünnschichtzellen fällt im Vergleich hierzu die Umwandlungseffizienz zwar niedriger aus, die Kostenvorteile in der Herstellung durch den geringeren Siliziumverbrauch machen sie damit aber durchaus attraktiv, wenn größere Flächen zur Verfügung stehen – so etwa auf Fabrikdächern mittelständischer Unternehmen, beim Verbau in öffentlichen Einrichtungen oder in den Solarparks der EVU – und lassen mit auch hier steigenden Umwandlungsraten mit einer deutlich wachsenden Nachfrage rechnen.

Dünnschicht-Solarzellen: Hohe Umwandlungseffizienz durch dreischichtigen Aufbau

Um die Umwandlungsraten bei Dünnschichtsolarzellen zu erhöhen, hat sich zwar als effektiv erwiesen, mehrere Schichten, die jeweils Licht unterschiedlicher Wellenlänge absorbieren, übereinander zu legen. Doch ist es bislang schwierig, die Charakteristiken der einzelnen Schichten optimal aufeinander abzustimmen, so daß derzeit vor allem ein- bzw. zweischichtige Dünnschicht-Siliziumzellen vorherrschend sind.

Mitsubishi nutzt bei seinem Ansatz für neue Dünnschichtzellen nun neben dem sichtbaren Teil des Lichtspektrums auch den Infrarotbereich des Sonnenlichts aus: Die erste Schicht absorbiert kurze Wellenlängen, die dritte Schicht hingegen längerwelliges Licht, auch mithilfe speziell abgestimmter Halbleitermaterialien. Auch wurde eine neue Texturierungstechnologie entwickelt, die der Oberfläche transparenter Elektroden ein Profil verleiht und somit zum „Einfangen“ des Lichtes wirkungsvoll beiträgt. Mit seinen dreischichtigen Dünnschichtzellen konnte Mitsubishi hierdurch eine Umwandlungseffizienz von bereits 14,8% erreichen.

Quellen:
Nihon Keizai Shinbun, 17.02.2010
Pressemitteilung Mitsubishi Denki zu polykristallinen Siliziumzellen, 16.02.2010
Pressemitteilung Mitsubishi Denki zu Dünnschichtsiliziumzellen, 16.02.2010