Übersicht

Tandemsolarzellen sind eine spezielle Art von Solarzellen, die durch die Kombination verschiedener Halbleitermaterialien zur Erzeugung von Solarstrom konzipiert sind. Ihr gezieltes Design ermöglicht eine effizientere Nutzung des Sonnenlichts im Vergleich zu herkömmlichen Solarzellen, da sie in der Lage sind, ein breiteres Spektrum des einfallenden Lichts zu absorbieren.

Der Aufbau von Tandemsolarzellen

Die Bezeichnung „Tandem“ weist auf die spezifische Struktur dieser Solarzellen hin, die aus mindestens zwei Schichten unterschiedlicher Halbleitermaterialien besteht. Jede dieser Schichten ist darauf ausgelegt, bestimmte Wellenlängen des Lichts zu absorbieren. Diese aneinandergereihte Anordnung der Schichten, ähnlich wie bei zwei in Serie geschalteten Batterien oder einer Tandemfahrradkonstruktion, ist es, die der ´Tandemsolarzelle´ ihren Namen gibt.

Allgemein besteht eine Tandemsolarzelle aus einer „Topzelle“ und einer „Bottomzelle“. Die Topzelle ist dafür ausgelegt, kurzwelliges Licht zu absorbieren, während die Bottomzelle langwelliges Licht absorbiert. Ein Beispiel für ein gebräuchliches Materialpaar in Tandemsolarzellen ist Galliumarsenid (GaAs) als Topzelle und Silizium (Si) als Bottomzelle.

Der Vorteil von Tandemsolarzellen

Das Hauptziel bei der Entwicklung von Tandemsolarzellen ist die Erhöhung des Wirkungsgrads. Im Vergleich zu herkömmlichen Solarzellen, die aus einem einzelnen Halbleitermaterial bestehen, können Tandemsolarzellen prinzipiell eine wesentlich höhere Energieumwandlungseffizienz erreichen. Dies liegt daran, dass sie das Lichtspektrum effektiver nutzen können, indem sie verschiedene Wellenlängen des Lichts in verschiedenen Schichten absorbieren.

Anwendungsgebiete

Tandemsolarzellen sind wegen ihrer hohen Energieeffizienz besonders interessant für Raumfahrtanwendungen, wo die Energieerzeugungskapazität pro Flächeneinheit eine wichtige Rolle spielt. Darüber hinaus ist ihre Fähigkeit zur Arbeit bei niedrigeren Lichtstärken für Anwendungen in nordeuropäischen Ländern, wo die Sonnenstunden tendenziell geringer sind, besonders nützlich. Es wird daher erwartet, dass Tandemsolarzellen in Zukunft eine immer wichtigere Rolle bei der Integration von erneuerbaren Energien spielen werden.

Zusammenfassung

• Tandemsolarzellen sind eine spezielle Art von Solarzellen, die durch die Kombination von mindestens zwei verschiedenen Halbleitermaterialien konstruiert sind.
• Diese Solarzellen können ein breiteres Lichtspektrum absorbieren und dadurch einen höheren Wirkungsgrad als herkömmliche Solarzellen erzielen.
• Die Hauptanwendungsgebiete für Tandemsolarzellen sind Raumfahrt und Regionen mit niedriger sonnenlichtstärker.