x PREVIEW online : Das 1 STOP RECHERCHE-PORTAL
Artikel-Filter
HMI
IFA

Power-by-Light Technologie

Weltrekord bei Dünnschichtzellen


Fraunhofer - Neben der klassischen Anwendung von Solarzellen auf Dächern und Freiflächen, können Dünnschichtzellen auch für eine effiziente Energieübertragung mit Laserlicht genutzt werden. Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE demonstrierten, wie sie mit einer Laserleistungszelle unter monochromatischem Licht einen photovoltaischen Rekordwirkungsgrad von 68,9 Prozent erzielen. Hierfür nutzte das Forscherteam eine sehr dünne Solarzelle aus Galliumarsenid, die sie mit einem hochreflektierenden, leitfähigen Rückseitenspiegel versahen.


Photovoltaikzellen wandeln Licht in elektrischen Strom um. Hierzu wird das Licht in einer Halbleiterstruktur, zum Beispiel aus Galliumarsenid, absorbiert, und die entstehenden positiven und negativen Ladungen werden zu zwei Kontakten auf der Vorder- und Rückseite der Zelle geleitet. Dieser photovoltaische Effekt ist besonders effizient, wenn die Energie des einfallenden Lichts knapp oberhalb der sogenannten Bandlücken¬energie des Materials liegt. Verwendet man einen Laser als Lichtquelle, so kann dies mit einem geeigneten Material immer erfüllt werden und sehr hohe Wirkungsgrade sind theoretisch möglich.

Power-by-Light-Technologie

Für diese neue Form der Energieübertragung, die auch als Power-by-Light Technologie bezeichnet wird, entstehen immer mehr Anwendungen, bei denen der Laserstrahl frei durch den Raum geführt oder in eine Glasfaser eingekoppelt wird. Am Ende befindet sich immer eine Photovoltaikzelle, die spezifisch auf die Leistung und Wellenlänge des Lasers angepasst ist. Solche Power-by-Light Systeme bieten Vorteile gegenüber einer konventionel¬len Energieübertragung mit Kupferkabel, beispielsweise wenn die Anwendung eine galvanisch getrennte Energieversorgung erfordert, Blitz- oder Explosionsschutzaspekte relevant sind, elektromagnetische Verträglichkeit eine Rolle spielt oder eine komplett drahtlose Energieübertragung benötigt wird.

Höchster Wert für die Umwandlung von Licht in Strom

Den Forscherinnen und Forschern des Fraunhofer ISE ist es nun gelungen, mit einer Galliumarsenid-basierten III-V Photovoltaikzelle erstmals einen Wirkungsgrad von 68,9 Prozent für Laserlicht mit einer Wellenlänge von 858 nm zu demonstrieren. Dies ist der höchste Wert, der jemals für die Umwandlung von Licht in elektrischen Strom erreicht wurde. Möglich wurde dies durch eine spezielle Dünnschichttechnologie, bei welcher die Solarzellenschichten zunächst auf einem Substrat aus Galliumarsenid aufgewachsen werden, das allerdings später im Bauelement wieder entfernt wird. Zurück bleibt die wenige Mikrometer dünne Halbleiterstruktur, die anschließend mit einem hoch reflektierenden Rückseitenspiegel versehen wird.

„Dies verschafft der Zelle zwei Vorteile“, erklärt Dr. Henning Helmers, Leiter des Forschungsteams am Fraunhofer ISE. „Erstens werden Photonen in der Zelle eingefangen und die Absorption für Photonenenergien nahe der Bandlücke maximiert, so dass Thermalisierungs- und Transmissionsverluste zugleich minimiert werden. Zweitens werden durch strahlende Rekombination im Absorber neu erzeugte Photonen durch den Spiegel im Absorber eingefangen und genutzt. So wird durch Verlängerung der effektiven Ladungsträgerlebensdauer zusätzlich die Spannung erhöht.“

Die Forschungsgruppe untersuchte Dünnschichtzellen mit Rückseitenspiegeln aus Gold sowie einer optisch vorteilhaften Kombination aus Keramik und Silber, wobei letztere die besten Ergebnisse erzielte. Für die Absorber wurde eine n-GaAs/p-AlGaAs Heterostruktur entwickelt, die besonders geringe Verluste an Ladungsträgern durch Rekombination erreicht.

„Das ist ein beeindruckendes Ergebnis, das zeigt, welches Potenzial in der Photovoltaik auch für industrielle Anwendungen jenseits der Solarstromgewinnung steckt“, freut sich Institutsleiter Prof. Andreas Bett. Beispiele für die vielfältigen Anwendungen optischer Leistungsübertragung sind die Strukturüberwachung von Windkraftanlagen, die Überwachung von Hochspannungsleitungen, Treibstoffsensorik in Flugzeugtanks oder die optische Versorgung von Implantaten von außerhalb des Körpers, die Überwachung passiver optischer Netzwerke, oder die drahtlose Energieversorgung für Anwendungen im Internet der Dinge.

PREVIEW onlinePressekontakt
Fraunhofer ISE
Karin Schneider
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg
T.: 09761 – 4588 - 5147



Download


Quelle: PREVIEW online
ANZEIGE
ANZEIGE


Die Tech-Titanen

Was steckt hinter den reichsten Männern der Welt
ARD – Elon Musk, Bill Gates, Jeff Bezos und Mark Zuckerberg gelten als die größten Tech-Pioniere unserer Zeit. Ihre Aufstiegsgeschichten inspirieren Menschen weltweit. Dennoch sind ihre ...



Transformative Medizin

Neue Hoffnungen im Kampf gegen Krebs
BioNTech - und Duality Biologics (Suzhou) Co. Ltd. („DualityBio"), ein Biotechnologie-Unternehmen im klinischen Stadium, das sich auf die Erforschung und Entwicklung von innovativen ...



HERMES AWARD:

Nominierte stehen fest
DMAG – Die drei für den HERMES AWARD nominierten Unternehmen stehen fest: ACS, Beckhoff und Bosch Rexroth. Der Gewinner wird im Rahmen der feierlichen Eröffnung der HANNOVER MESSE am 16. April 2023 im ...



Neue Märkte

Die Zukunft der MicroLED
Absen - MicroLED ist die Technologie, die LED-Anzeigen in die Zukunft führen wird. MicroLED sind kleiner, robuster als herkömmliche LEDs und ermöglichen exponentielle Fortschritte und Verbesserungen ...



Schneller Ausbau der Erneuerbaren

Bürokratie-Turbo einlegen - Breite Mehrheit dafür
KfW - Viel Rückenwind für erneuerbare Energien: Eine große Bevölkerungsmehrheit von 92 Prozent befürwortet einen schnelleren (!!) Ausbau - unabhängig von Alter, Einkommen und Wohnsituation. Das ...



Mit dem Lasso Notizen einfangen

Kindle Scribe erhält neue Funktionen
Amazon – Kindle wandelt handschriftliche Notizen beim Exportieren beim Teilen oder versenden ganz einfach in Text um. Im Teilen-Menü wählen Kund:innen die Option „In Text umwandeln und schnell ...



Rekord-Bussgeld gegen meta und die Folgen

Iinternationale Datentransfers behindert?
Bitkom - Die irische Datenschutzaufsicht hatte kürzlich ein Rekord-Bußgeld gegen den US-Konzern Meta verhängt. Die Entscheidung reiht sich ein in eine Reihe aktueller Verfahren wegen internationaler ...



KI – Neue Entwicklungen

In 3satKulturdoku" und "NANO spezial"
ZDF - Die KI-Revolution ist die wohl größte technologische Umwälzung seit der Industrialisierung. Sie wird auch die Arbeitswelt der Kreativbranche radikal verändern. Die "3satKulturdoku" "Kollegin KI ...



Abi-Prüfungen: Beim Mogeln mit ChatGPT erwischt

Hälfte alle Schüler hat die KI schon mal genutzt
Bitkom – Ob für Hausaufgaben, zum Schreiben von Texten oder zur Vorbereitung auf Prüfungen: Mehr als die Hälfte der Schülerinnen und Schüler in Deutschland (53 Prozent) hat bereits ChatGPT genutzt. ...



Immersives Theatererlebnis

Auf der Ars Electronica
Ars Electronica - Im Herbst 2023 begeht die Theaterwelt den 150. Geburtstag und den 80. Todestag von Max Reinhardt. Anlässlich der Jubiläen wird die letzte Salzburger Arbeit des Regisseurs im Rahmen der ...



ANZEIGE
Presse-Mitteilungen   RSS-Feed
About
PREVIEW online ist ein multimediales News-Portal für technisch Interessierte.
Ohne langes Suchen und Site-hopping finden Sie hier gewünschte Informationen. Mit einem Blick sehen Sie auf PREVIEW online sofort, welche Medien zu den jeweiligen Themen vorhanden sind. Eine optimale Kombination aus Kategorien, Schlagwort- und Volltextsuche erleichtert Ihnen das Finden gewünschter Informationen erheblich. Wenn Sie Wichtiges über Themen, Unternehmen, News, die Sie interessieren, nicht verpassen möchten, abonnieren Sie sich unseren NEWS-Allert.
Alle Infos sind nur 1 Klick entfernt - das ist PREVIEW online.
IMPRESSUM / DATENSCHUTZ