Was sind die verschiedenen Generationen von Solarzellen?
Es gibt drei grundlegende Generationen von Solarzellen, von denen eine noch nicht existiert und die Forschung noch nicht abgeschlossen ist. Sie werden als erste, zweite und dritte bezeichnet und unterscheiden sich nach Kosten und Effizienz.
Die erste Generation ist kostengünstig und hocheffizient. Diese Solarzellen werden ähnlich wie Computer hergestellt und bestehen aus extrem reinem Silizium. Sie nutzen einen einzelnen Übergang zur Energiegewinnung aus Photonen und sind sehr effizient und erreichen ihren theoretischen Wirkungsgrad von maximal 33%. 2007 machten Produkte der ersten Generation 89,6% der kommerziellen Produktion aus, obwohl der Marktanteil seitdem zurückgegangen ist. Die Herstellungsprozesse, mit denen sie hergestellt werden, sind von Natur aus teuer, so dass es Jahre dauern kann, bis diese Zellen ihre Anschaffungskosten bezahlt haben. Es wird nicht angenommen, dass Zellen der ersten Generation kostengünstiger Energie liefern können als fossile Brennstoffe.
Die zweite Generation, die in den 1990er und frühen 2000er Jahren intensiv weiterentwickelt wurde, sind kostengünstige Zellen mit geringem Wirkungsgrad. Dies sind am häufigsten Dünnschichtsolarzellen, Designs, die minimale Materialien und günstige Herstellungsverfahren verwenden. Die für diesen Typ am häufigsten verwendeten Materialien sind Kupfer-Indium-Gallium-Selenid, Cadmium-Tellurid (CdTe), amorphes Silizium und mikromorphes Silizium.
Ein Standardbeispiel für Zellen der zweiten Generation sind Zellen von Nanosolar, die mit einer speziellen Maschine extrem schnell gedruckt werden. Obwohl diese Zellen nur eine Umwandlungseffizienz von 10-15% aufweisen, gleichen die verringerten Kosten dieses Defizit mehr als aus. Zellen der zweiten Generation sind möglicherweise kostengünstiger als fossile Brennstoffe.
Solarzellen der dritten Generation sind nur ein Forschungsziel und existieren noch nicht wirklich. Ziel der Solarenergieforschung ist es, kostengünstige Zellen mit hohem Wirkungsgrad herzustellen. Dies sind wahrscheinlich Dünnschichtzellen, die neue Ansätze verwenden, um Wirkungsgrade im Bereich von 30-60% zu erzielen. Einige Analysten prognostizieren, dass die dritte Generation von Zellen irgendwann ab 2020 kommerzialisiert werden könnte, aber dies ist nur eine Vermutung. Zu den mit Produkten der dritten Generation verbundenen Technologien gehören Photovoltaik-Zellen mit mehreren Übergängen, Tandemzellen und nanostrukturierte Zellen, um einfallendes Licht besser aufzufangen, und die Verwendung einer übermäßigen Wärmeerzeugung, um die Spannungen oder die Ladungsträgersammlung zu verbessern.