Laserphotovoltaik schafft 68,9 % Wirkungsgrad

Neben der klassischen Anwendung von Solarzellen auf Dächern und Freiflächen können solche Bauelemente zum Beispiel auch für eine effiziente Energieübertragung mit Laserlicht genutzt werden. 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.

Solche Power-by-Light-Systeme bieten Vorteile gegenüber einer konventionel­len Energieübertragung mit Kupferkabel, etwa 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. Beispiele für die vielfältigen Anwendungen optischer Leistungsübertragung sind etwa die Strukturüberwachung von Windkraftanlagen, die Überwachung von Hochspannungsleitungen oder die drahtlose Energieversorgung für Anwendungen im Internet der Dinge.

Höchster Wert für die Umwandlung von Licht in elektrischen Strom

Den Forscherinnen und Forschern des Fraunhofer ISE ist es nun gelungen, mit einer Photovoltaikzelle auf Basis von Galliumarsenid (GaAs) erstmals einen Wirkungsgrad von 68,9 % 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 der 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, der die Effizienz weiter steigert.

"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.