Materialien und Wirkprinzip von Triple Solarzellen
Als Tripelsolarzelle werden experimentelle Zellen bezeichnet, die sich aus insgesamt drei Schichten zusammensetzen. Die neue Technik wird im Labor erforscht und mittels der Dünnschichttechnik realisiert. Wie auch bei den Tandemsolarzellen werden monolithische Schichten gebildet, die jeweils aus verschiedenen Materialien bestehen und deswegen auch unterschiedliche Eigenschaften haben.
Es ist für Tripelsolarzellen charakteristisch, dass III-V Halbleiter als Material benutzt werden. Diese Bezeichnung spiegelt die chemischen Hauptgruppen, aus denen die Materialien stammen, wieder. Die als Borgruppe oder auch Gruppe der Erdmetalle bezeichneten Materialien der Hauptgruppe III werden also mit den Elementen der Hauptgruppe V, auch Stickstoff-Phosphor-Gruppe, zu sogenannten Verbindungshalbleitern kombiniert. Dabei wird die elektrische Leitfähigkeit erhalten.
Ein Beispiel für eine Tripelsolarzelle kann das Zusammenfügen der Schichten aus den Stoffen Germanium, Gallium-Arsenid und Galliumindiumdiphosphid sein. Wie auch bei der Tandemsolarzelle werden hier die unterschiedlichen Materialeigenschaften in Bezug auf die Transparenz der Materialien, also auch hinsichtlich der verschiedenen Spektren der Sonnenstrahlung, ausgenutzt.
Hinzu kommen teilweise Reflexionseffekte, da die Materialien so gewählt werden, dass die in den unteren Schichten nicht nutzbaren Spektralbereiche der Strahlung möglichst wieder in Richtung der oberen Schicht zurückgeschickt werden.
Wirkungsgrad einer Tripelsolarzelle
Im Gegensatz zu den klassischen Solarzellen haben Zellen dieser Art nur winzige Ausmaße im Bereich von hundertstel cm². Da die Zellen so extrem klein sind, wird die auftreffende Strahlung enorm gebündelt, um eine ausreichende Energiemenge auf die Fläche zu leiten. Dies geschieht mit Hilfe von Linsen.
Betrachtet man den Wirkungsgrad dieser experimentellen Zellen, so zeigen sich bei ihnen weitaus höhere Werte als bei einschichtigen kristallinen Solarzellen. Unter Laborbedingungen wurden für die Umwandlung der Strahlungsenergie in elektrische Energie Wirkungsgrade von über 40% erreicht, was gegenüber theoretisch möglichen 28% monokristalliner Zellen einen großen Schritt bedeutet. Es bleibt jedoch abzuwarten, ob und wann eine solche Technik außerhalb des Labors funktionieren kann.
