Stromgewinnung aus Sonnenenergie stellt einen wesentlichen Pfeiler der nachhaltigen Energieversorgung dar. In den letzten Jahren haben fortgeschrittene Fertigungstechniken die Effizienz von Solarzellen erheblich verbessert. Insbesondere monokristalline Siliziumzellen erreichen im Labor mittlerweile Umwandlungsraten von über 26 Prozent, während Tandem-Solarzellen sogar an die 33 Prozent herankommen. Eine aktuelle Studie von Materialforschern der Lehigh University könnte nun den nächsten großen Sprung in der Solartechnologie einleiten.
Die Forscher Srihari Kastuar und Chinedu Ekuma haben in der renommierten Fachzeitschrift „Science Advances“ ihre Ergebnisse veröffentlicht, die auf Modellrechnungen basieren. Sie entwickelten Konzepte für Solarzellen aus Germaniumselenid und Zinnsulfid, die mit Kupferatomen angereichert wurden. Diese innovativen Schichtstrukturen könnten in der Theorie Umwandlungsraten zwischen 110 und 190 Prozent erreichen, indem sie pro Photon mehr als ein Elektron freisetzen – eine Effizienz, die bisherige Grenzen der Solartechnik sprengt.
Die neuartigen Solarzellen nutzen einen speziellen Aufbau, der es Elektronen ermöglicht, in höhere energetische Zustände überzugehen und so effektiver zum photovoltaischen Strom beizutragen. Dieses Prinzip könnte das traditionelle Shockley-Queisser-Limit von rund 32 Prozent auf bis zu 63 Prozent anheben und dabei bis zu 80 Prozent des einfallenden Sonnenlichts umwandeln.
Obwohl die tatsächliche Leistungsfähigkeit dieser Solarzellen noch durch praktische Tests bestätigt werden muss, stehen die benötigten Technologien laut den Forschern bereit. „Unser Modell stellt einen vielversprechenden Ansatz für die Entwicklung der nächsten Generation hocheffizienter Solarzellen dar“, betont Ekuma. Diese bahnbrechende Technologie könnte nicht nur die Kosten der Solarenergie weiter senken, sondern auch einen signifikanten Beitrag zum globalen Übergang zu erneuerbaren Energiequellen leisten.
