Für die Entwicklung und industrielle Umsetzung von Konzentrator-Photovoltaik-Systemen erhalten die Solar-Experten Dr. Andreas Bett vom Fraunhofer ISE und Hansjörg Lerchenmüller von der Firma Soitec den diesjährigen Deutschen Umweltpreis 2012. Mit diesen Photovoltaik-Systemen auf Basis von Mehrfachsolarzellen lässt sich etwa doppelt so viel Energie aus Sonnenlicht in Strom umwandeln wie dies auf Basis von Silizium möglich ist.
Herkömmliche Solaranlagen aus Silizium können nicht das gesamte Spektrum des Sonnenlichts in Strom umwandeln. Andreas Bett vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg und Hansjörg Lerchenmüller von dem Unternehmen Soitec verwenden daher mehrere unterschiedliche Halbleitermaterialien. Sie stapeln Lagen aus Galliumindiumphosphid, Galliumindiumarsenid und Germanium übereinander und können so die Solarenergie nahezu komplett einfangen. Bereits vor drei Jahren erzielte das Forscherteam um Andreas Bett damit im Labor einen Weltrekord-Wirkungsgrad von 41,1 Prozent.
Die Herstellung von Dreifachsolarzellen ist aufwändig und teuer. Um Mehrfachsolarzellen dennoch preiswert zu fertigen, greifen die Forscher zu einem Trick. Sie setzen vor jede Zelle eine Linse, die das Sonnenlicht 500-fach bündelt. Nun genügen winzige Halbleiter von nur drei Millimeter Durchmesser, um die fokussierten Lichtstrahl aufzufangen. Durch den Einsatz dieser kostengünstigen fokussierenden Optik können die vergleichsweise teuren Halbleitermaterialien wesentlich sparsamer eingesetzt werden und senken die gesamten Photovoltaikanlage-Kosten. Je nach Konzentrationsfaktor benötigt man nur ein Fünfhundertstel bis Tausendstel des Halbleitermaterials und erhöht dennoch die Effizienz der Solarzelle.
Zur industriellen Umsetzung wurde die Firma Concentrix im Jahr 2005 in Freiburg gegründet. Vier Jahre später hat das Unternehmen Soitec den spin off übernommen und das Konzept der Konzentrator-Photovoltaik-Module erfolgreich in die Serienfertigung transferiert. Die industriell hergestellten Solaranlagen haben einen Wirkungsgrad von 30 Prozent. Hierzu benötigen die Konzentrator-Photovoltaik-Module direkte Sonneneinstrahlung. Sie sind deshalb besonders für den Einsatz in Südeuropa, Nordafrika, dem Südwesten der USA oder im Nahen Osten in Solarparks geeignet.
