Rekord unter der Deckenlampe: Neue Solarzelle erreicht über 40 % Effizienz bei Innenlicht
Freiburg – Die Zukunft des Internets der Dinge leuchtet heller als je zuvor – wortwörtlich. Forschenden am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ist ein Durchbruch gelungen: Sie haben eine Solarzelle entwickelt, die in Innenräumen einen Wirkungsgrad von über 40 Prozent erreicht. Möglich wurde das durch den Einsatz spezieller Halbleitermaterialien und eine konsequente Optimierung für schwache Lichtverhältnisse – wie sie in Büros, Wohnräumen oder Fabrikhallen typisch sind.
„So effizient war Indoor-Stromerzeugung noch nie“, sagt Dr. Henning Helmers, Abteilungsleiter am Fraunhofer ISE. „Unsere Solarzellen auf Basis von Galliumindiumphosphid (GaInP) zeigen eindrucksvoll, welches Potenzial in der Kombination aus Materialforschung und intelligenter Zellarchitektur steckt – insbesondere für Anwendungen im Bereich der autonomen Sensorik.“
Hightech für schwaches LichtIndoor-Photovoltaik wandelt künstliches Raumlicht – z. B. von LEDs – in elektrische Energie um. Gerade für das rasant wachsende Internet der Dinge (IoT) bietet diese Technologie eine attraktive Stromquelle: Sensoren, Messgeräte oder Mini-Computer, die unabhängig von Batterien und Kabeln arbeiten, könnten damit dauerhaft mit Energie versorgt werden.
Das Fraunhofer-Team untersuchte verschiedene Varianten von GaInP-Zellen und stieß dabei auf einen entscheidenden Unterschied: Die sogenannten n-dotierten Zellen schnitten deutlich besser ab als ihre p-dotierten Pendants. Warum? „N-dotierte Zellen halten die erzeugten Ladungsträger länger im Material fest und liefern dadurch mehr Strom – selbst bei Lichtverhältnissen von nur 100 Lux“, erklärt Malte Klitzke, Hauptautor der Studie.
Ein weiterer Beweis für die exzellente Materialqualität: Unter Laserlicht beginnen die Zellen intensiv rot zu leuchten – ein Phänomen, das auf minimale Defekte im Kristallgitter hinweist und höchste Reinheit bestätigt.
Das bahnbrechende Ergebnis basiert auf der Zusammenarbeit mehrerer Forschungsinitiativen, darunter die Projekte „50Prozent“ (BMWK), „H2Demo“ (BMBF) und „SMART“ – unterstützt von AZUR SPACE Solar Power und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Gemeinsam bringen sie die Effizienzforschung entscheidend voran und eröffnen neue Einsatzfelder für Photovoltaik im Innenbereich.
Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Applied Physics Letters veröffentlicht – ein starkes Signal an die Forschung und Industrie: Innenraumlicht kann mehr, als man denkt.
