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Das zunehmende Interesse an dieser Technologie treibt Forschungslabore dazu, die optimalen Techniken für die genaue Charakterisierung optoelektronischer Eigenschaften dieser Materialien zu finden. Tandem-Solarzellen haben einen deutlich höheren Energieumwandlungswirkungsgrad als heutige hochmoderne Solarzellen. Dieser Artikel gibt einen Überblick über Alternativen zum beliebten Perowskit-Silizium-Tandemsystem und hebt vier Zellkombinationen hervor, darunter die Halbleiter CdTe und CIGS. Themen, die diese Diskussion leiten, sind Effizienz, Langzeitstabilität, Herstellbarkeit und Skalierbarkeit.

Die Simulation liefert als Ergebnis die Temperaturprofile innerhalb des Geräts sowie den zeitlichen Verlauf der Lade-/Entladezyklen bei Verwendung von PCMs. Die Ergebnisse zeigen die Eignung von Wüstensand als thermisches Speichermaterial für den Einsatz in photovoltaischen/thermischen Systemen. Photovoltaikgeräte erzeugen Strom direkt aus Sonnenlicht über einen elektronischen Prozess, der in bestimmten Arten von Materialien, den sogenannten Halbleitern, natürlich vorkommt.

Zwei neue vielversprechende Dünnschichttechnologien sind Kupfer-Zink-Zinn-Sulfid, Zinkphosphid und einwandige Kohlenstoff-Nanoröhren. Diese dünnen Filme werden derzeit nur im Labor hergestellt, könnten aber in Zukunft kommerzialisiert werden. Es wird erwartet, dass die Herstellung von CZTS und die Prozesse denen der aktuellen Dünnschichttechnologien von CIGS bzw. Während die Absorberschicht von SWCNT PV Photovoltaik Rechner voraussichtlich mit dem CoMoCAT-Verfahren synthetisiert wird.

Konzentrator-Photovoltaik ist eine Technologie, die im Gegensatz zu herkömmlichen Flachplatten-PV-Systemen Linsen und gekrümmte Spiegel verwendet, um das Sonnenlicht auf kleine, aber hocheffiziente Mehrfachsolarzellen zu fokussieren. Diese Systeme verwenden manchmal Solartracker und ein Kühlsystem, um ihre Effizienz zu steigern. Die traditionellen OPV-Zellstrukturschichten bestehen aus einer halbtransparenten Elektrode, einer Elektronensperrschicht, einem Tunnelübergang, einer Löchersperrschicht und einer Elektrode, wobei die Sonne auf die transparente Elektrode trifft. OPV ersetzt Silber durch Kohlenstoff als Elektrodenmaterial, was die Herstellungskosten senkt und sie umweltfreundlicher macht. OPV sind flexibel, haben ein geringes Gewicht und funktionieren gut mit der Rolle-zu-Rolle-Fertigung für die Massenproduktion. Die aktuellen Wirkungsgrade reichen von 1–6,5 %, theoretische Analysen zeigen jedoch einen vielversprechenden Wirkungsgrad von über 10 %.

Für Solarzellen wird ein dünner Halbleiterwafer speziell behandelt, um ein elektrisches Feld zu bilden, das auf der einen Seite positiv und auf der anderen Seite negativ ist. Trifft Lichtenergie auf die Solarzelle, werden Elektronen aus den Atomen im Halbleitermaterial herausgeschlagen. Werden an den positiven und negativen Seiten elektrische Leiter angebracht, die einen Stromkreis bilden, können die Elektronen in Form von elektrischem Strom – also Elektrizität – eingefangen werden.

Hunderttausende netzgekoppelte PV-Anlagen sind inzwischen in den Vereinigten Staaten installiert. Wenn Photonen auf eine PV-Zelle treffen, können sie von der Zelle reflektiert werden, durch die Zelle hindurchtreten oder von dem Halbleitermaterial absorbiert werden. Wenn das Halbleitermaterial genügend Sonnenlicht absorbiert, werden Elektronen aus den Atomen des Materials herausgelöst. Eine spezielle Behandlung der Materialoberfläche während der Herstellung macht die vordere Oberfläche der Zelle empfänglicher für die gelösten oder freien Elektronen, so dass die Elektronen auf natürliche Weise zur Oberfläche der Zelle wandern.