Forscher finden Grund für Leistungsabfall bei neuen Solarzellen

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Eins der größten Rätsel bei Solarzellen war der Leistungsabfall, der bei neuen Solarzellen nach ihrer Inbetriebnahme auftritt, die sogenannte lichtinduzierte Degradation (LID). Der Effizienzverlust ist zwar lange bekannt, die Gründe dafür fanden Forscher erst kürzlich heraus.

Der Effizienzverlust geschieht in den ersten Betriebsstunden

Neue Solarzellen verlieren in den ersten Stunden nach Inbetriebnahme etwa 2 Prozent ihrer Effizienz, also dann, wenn sie zum ersten Mal mit Licht in Kontakt kommen. Das ist an sich nicht viel und von den Herstellern der Module bereits einberechnet. Doch auf die Masse der Solaranlagen weltweit gesehen ist die lichtinduzierte Degradation relevant. Durch sie geht ein signifikanter Anteil an erneuerbarem Strom verloren.

Grund genug, die LID genau zu erforschen. Das geschieht seit 40 Jahren, über 270 Forschungsarbeiten beschäftigen sich mit dem Thema. Wissenschaftler an der Universität von Manchester haben nun ein neues elektrisches und optisches Verfahren genutzt, das eigentlich Fehler in Halbleitern finden soll. Sie nutzten es, um das Silizium der Zellen zu untersuchen.

Neues Verfahren zeigt Materialfehler

Es zeigte sich, dass sich durch Materialfehler im Silizium beim Umwandeln von Sonnenlicht in Strom ein Teil der Elektronen festsetzt. Dadurch kann die Zelle weniger Strom produzieren, weil der Fluss der Elektronen gehemmt wird. Die Entdeckung beschreiben die Forscher im Journal of Applied Physics.

Dr. Ian Crowe, einer der beteiligten Forscher, sagte: „Der Elektronenfluss bestimmt, wie viel elektrischen Strom eine Solarzelle liefert. Alles, was ihn hemmt, reduziert also die Effizienz der Zelle und die Strommenge, die aus einer bestimmten Menge Sonnenlicht erzeugt werden kann.“ Um diesen Effekt rückgängig zu machen, genügte es offenbar, die Solarzelle bei Dunkelheit kurz zu erwärmen.

Weil immer mehr Solaranlagen ans Netz gehen, ist die Bedeutung dieser Entdeckung groß. Denn den verlorenen Strom müssen jetzt noch herkömmliche Kraftwerke produzieren. „Wir haben gezeigt, dass der Defekt existiert, jetzt braucht es eine technische Lösung“, sagte Crowe.

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