Mehrfachsolarzellen bestehen nicht aus einer kristallinen Siliziumscheibe sondern aus mehreren Schichten der Materialien Gallium-Indium-Phosphid / Gallium-Indium-Arsenid/Germanium, die übereinander aufgeschichtet werden.

Diese Materialien sind optimal für die Umwandlung von Sonnenlicht in Strom geeignet. Sie lassen sich durch das metamorphe Wachstums miteinander kombinieren. Mehrfachsolarzellen müssen an Ihren Übergängen eine so genannte Gitterkonstante besitzen. Dies erschwert das Wachstum von III-V Halbleiterschichten mit hoher Kristallqualität, da sich an den Übergängen von Materialien mit unterschiedlicher Gitterkonstante Spannung bildet, die zur Ausbildung von Versetzungen und anderen Kristalldefekten führt. Den Forschern am Fraunhofer Institut für Solartechnik ISE ist es jetzt gelungen, dieses Hindernis zu überwinden. Sie konnten die Defekte in einem Bereich der Solarzelle lokalisieren, der nicht elektrisch aktiv ist. So bleiben die aktiven Bereiche der Solarzelle weitgehend defektfrei.

Die Mehrfachsolarzelle nutzt ein viel breiteres Spektrum an Sonnenlicht als Einfachsolarzellen. Jede dieser Schicht nutzt eine andere Wellenlänge des Lichts. Es entsteht eine Solarzelle die nahezu das gesamte Spektrum des Sonnenlichts nutzt. Germanium und Indium kommen aber viel seltener in der Natur vor als Silizium. Aber auf Grund der kleinen Abmessungen der einzelnen Solarzelle stellen diese Module eine innovative Bereicherung in der Solartechnik dar.

Die einzelne Solarzelle ist nur 2 x 2mm groß und hat einen Wirkungsgrad von über 40%. Die Solarzelle wird auf ein metallisches Trägermedium aufgebracht, welches die entstehende Wärme ableitet und die Solarzelle vor Überhitzung schützt. Ein Quadratmeter eines  Mehfachsolarzellen – Moduls erzeugt doppelt soviel Strom wie ein Siliziummodul gleicher größe.

Um diesen hohen Wirkungsgrad bei den kleinen Solarzellen zu erreichen muss das Licht mit einer speziellen Linse gebündelt werden. Diese Linsen konzentrieren das Sonnenlicht um den Faktor 500.

Ein Mehfachsolarzellen – Photovoltaikmodul besteht aus 48 Solarzellen. Die Glasscheibe an der Oberseite des Moduls besteht aus exakt 48 Linsen, die mittels Laserstrahl die Linse genau auf die Zelle ausrichten. Genau in Ihrem Brennpunkt liegt die Solarzelle.

Mehfachsolarzellen – Photovoltaikmodule werden aktuell nur in Feldversuchen eingesetzt. Sie sind noch nicht Serienreif. Die hocheffizienten Mehrfachsolarzellen sollen überwiegend in photovoltaischen Konzentratorsystemen für Solarkraftwerke in Länder mit viel direktem Sonnenlicht (Südeuropa) eingesetzt werden.