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Konzentratorzellen – moderne Photovoltaiklösungen

Im Zusammenhang mit modernen Technologien bei den Solarzellen stolpert man heute immer häufiger über den Begriff der Konzentratorzellen, denn diese scheinen eine neue Ära der Solarzellentechnik einzuläuten.

Dabei handelt es sich bei den Konzentratorzellen nicht um Solarzellen im eigentlichen Sinne, die auf dem klassischen Halbleiterprinzip, selbst noch im Ansatz bei den Donator-Akzeptor-Verfahren der organischen Solarzellen erkennbar, basieren. Stattdessen sind Konzentratorzellen eine Verbindung zwischen moderner Photovoltaiktechnologie und dem optischen Bereich der Physik.

Wie die letzten Jahre intensiver Erprobung der Konzentratorzellen hervor gebracht haben, verbirgt sich hinter diesem System tatsächlich eine Erzielbarkeit ungeahnter Wirkungsgrade, bei vergleichsweise günstigen Materialkosten. Derzeit werden verschiedene Kombinationen der Konzentratorzellen mit anderen Solarzellentechnologien favorisiert, die alleinstehend keine überzeugende Wirtschaftlichkeit im Verhältnis zu ihren Anschaffungskosten erzielen, in der kombinierten Wirkung mit den Konzentratorzellen jedoch ungeahnte Ertragswerte erreichen.

Prinzipiell scheinen Konzentratorzellen also eine wirklich gute Lösung zu sein, will man den Ertrag der gesamten Photovoltaikanlage überdurchschnittlich steigern, vorausgesetzt man scheut das Beschreiten neuer und moderne Wege nicht.

Aufbau und Funktion von Konzentratorzellen

Wie bereits erwähnt, wandern die Konzentratorzellen jenseits der altbekannten Photovoltaikpfade und setzen stattdessen auf eine Kombination aus physikalischer Optik und solarer Stromerzeugungstechnik.

Hierfür verwendet man nach bekanntem Prinzip Halbleiter im Inneren der Solarzellen, welche den Lichteinfall in Strom umwandeln. Gleichzeitig bedient man sich jedoch eines Konzentrators, in den meisten Fällen einer Linse, welche das einfallende Licht aufnimmt, bündelt und in dieser konzentrierten Form auf die Halbleiter reflektiert. Dadurch kann man sich den Lichteinfall einer möglichst großen Fläche für die solare Stromerzeugung zunutze machen.

Warum man dies tut, liegt im Kostenfaktor begründet. Denn großflächige Solarmodule sind in ihrer Anschaffung deutlich teurer als ein großzügiger optischer Konzentrator und somit lassen sich bei reduziertem Investitionspreis sogar verbesserte Erträge erzielen.

Doch ganz ohne weiteres Zutun funktioniert dies nicht. Der Konzentrator kann nur dann eine optimale Arbeit leisten, wenn er zu jeder Tageszeit explizit auf den jeweiligen Sonnenstand eingestellt ist. Deshalb integrieren Konzentratorzellen in der Regel automatische Ausrichtungssysteme, welche die optische Linse immer ideal zum Sonnenstand justieren.

Derzeit wird die gemeinsame Wirkung von Konzentratorzellen mit Mehrfachsolarzellen, auch Tandem-Solarzellen genannt, besonders lobend erwähnt, denn während diese alleinstehend keine echte PV Alternative sind, können sie in Zusammenarbeit mit der Konzentratorzelle deren Effektivität nochmals beachtlich steigern.

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