Techniklexikon

Tandemsolarzelle

Energietechnik, regenerierbare Energiequellen, Solarzelle, die aus der Kombination zweier (oder auch mehrerer) Solarzellen zur besseren Ausnutzung des Sonnenspektrums hergestellt wird. Die wichtigsten Verluste einer Solarzelle entstehen zum einen durch fehlende Absorption bei Photonenenergien unterhalb der Energielücke des Halbleitermaterials, zum anderen aus der thermischen Relaxation weit oberhalb der Energielücke angeregter Ladungsträgerpaare. Bei der Tandemsolarzelle trifft das Sonnenlicht zunächst auf einen p-n-Übergang (oder auch p-i-n-Übergang) aus einem Halbleitermaterial mit grosser Bandlücke, so dass niederenergetische Photonen zwar nicht absorbiert werden, jedoch auch keine Relaxationsverluste auftreten. Die transmittierten niederenergetischen Photonen werden anschliessend in einem Solarzellenübergang mit kleiner Bandlücke absorbiert. Der höchste bisher erreichte Wirkungsgrad (33,7%) einer Solarzelle wurde mit einer GaAs/GaSb-Tandemzelle erzielt.

Tandemsolarzelle: a) Schematische Darstellung einer Tandemsolarzelle bestehend aus zwei Solarzellen mit Bandabständen E₁ und E₂. b) Sonnenspektrum mit eingezeichneten Werten der Bandabstände einer typischen Tandemzelle. c) Iso-Wirkungsgradlinien (theoretischer Wirkungsgrad in %) einer Tandemsolarzelle als Funktion der Bandabstände.