Neue Solarzelle nutzt die Sonne gleich dreifach

Ingenieure der EPFL und des CSEM schaffen hohen Wirkungsgrad bei niedrigen Herstellungskosten

"Triple-Solarzelle": Neuentwicklung bedeutet Schub für die Photovoltaik (Foto: Kerem Artuk, epfl.ch)

Lausanne/Neuchâtel (pte022/18.03.2026/11:30)

Eine neue Solarzelle von Forschern der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) und des Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique (CSEM) verwandelt 30 Prozent der solaren Lichtenergie in Strom. Die beiden Schweizer Institutionen gehören damit zu denen in der Welt, die die effektivsten solaren Stromerzeuger herstellen können. Es handelt sich um eine sogenannte "Triple-Zelle", die aus zwei Perowskit- und einem Silizium-Modul besteht.

Auch Rückseite produziert Strom

Die Siliziumzelle befindet sich unter den beiden Perowskit-Zellen. Dass sie noch Licht bekommt, liegt daran, dass die beiden oberen Stromerzeuger transparent sind. Doch das reicht nicht, um den hohen Wirkungsgrad zu erzielen. Die Entwickler haben das und noch zwei Probleme gelöst, die bei dieser Konstruktion bisher den Durchbruch verhinderten.

Zum einen haben sie ein Molekül hinzugefügt, das die Perowskit-Kristallbildung steuert und Defekte beseitigt, wodurch die obere Zelle unter Sonnenlicht mit 1,4 Volt eine deutlich höhere Spannung erzeugt als bisher erreichbar war. Zweitens entwickelten sie ein neues dreistufiges Verfahren zur Herstellung der mittleren Zelle, das die Lichtabsorption im nahen Infrarotbereich des Sonnenspektrums verbessert. Schließlich fügten sie Nanopartikel zwischen der unteren Siliziumzelle und der mittleren Perowskit-Zelle hinzu, die Sonnenlicht auf die Rückseite der mittleren Zelle werfen und so deren Stromerzeugung weiter steigern.

Konkurrenz für Weltraum-Solarzellen

"Damit haben wir gezeigt, dass wir mit cleverem Design und cleverer Verarbeitung Leistungsniveaus erreichen können, die traditionell den teuersten III-V-Mehrfachsolarzellen vorbehalten waren, die im Weltraum eingesetzt werden", so EPFL-Doktorand Kerem Artuk, der auch am CSEM arbeitet. "Diese können einen Wirkungsgrad von bis zu 37 Prozent erreichen, kosten aber etwa 1.000 Mal mehr als terrestrische Zellen", unterstreicht der Fachmann. Die neuen Triple-Zellen seien dagegen nicht viel teurer als Silizium-Zellen, die standardmäßig in irdischen Solarkraftwerken eingesetzt würden.

Sowohl Perowskit- als auch Silizium-Zellen lassen sich weitaus kostengünstiger herstellen als die derzeit effizientesten III-V-Halbleiter-Solarzellen. Diese basieren auf Materialien aus der dritten und fünften Gruppe des Periodensystems der Elemente. Dazu gehören beispielsweise Gallium und Indium beziehungsweise Arsen und Antimon. Die Entwicklung von Solarzellen, die vergleichbare Wirkungsgrade zu deutlich niedrigeren Kosten erreichen, könnte den Weg für Solartechnologien der nächsten Generation ebnen, sowohl für irdische Anwendungen als auch für den Einsatz im Weltraum.

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