Der Hauptteil der weltweit benötigten Energie wird neben der Kernenergie durch nicht erneuerbare fossile Energieträger bereitgestellt. Dadurch wird unsere Umwelt langfristig belastet. Ein Wandel zu nachhaltigerem Umgang mit unseren Ressourcen ist unbedingt nötig. Photovoltaik besitzt als einzige erneuerbare Energiequelle das Potential, den weltweiten Bedarf an Energie in Zukunft bereit zu stellen. Deshalb müssen Forschungs- anstrengungen unternommen werden, um die Kosten für Photovoltaik zu senken bzw. die Effizienz der photovoltaischen Energiekonversion zu steigern.Im Jahr 2005 ist mit einem Wirkungsgrad von 24.7% für konventionelle Silizium-Solarzellen das theoretisch erreichbare Limit von 33.5% fast erreicht und kaum Effizienzsteigerung mehr möglich. Verschiedenste neuartige Ansätze für höhere Wirkungsgrade werden untersucht, stehen jedoch meist noch Jahrzehnte vor der Markteinführung. Das Konzept der Mehrfachsolarzelle hebt sich hier allerdings besonders heraus und wird für hocheffiziente Weltraumanwendungen bereits eingesetzt. Ziel dieser Arbeit war, diese Solarzellen-Technologie auch für terrestrische Anwendungen nutzbar zu machen. Mit Mehrfachsolarzellen können theoretisch Wirkungsgrade von 86% erreicht werden. Mehrere Solarzellen verschiedener Bandlücke werden übereinander gestapelt und können so das Spektrum der Sonne effizienter zur Energiekonversion ausnutzen.Lichtkonzentrierenden Systeme, wie das am Fraunhofer ISE entwickelte FLATCON Modul, ermöglichen den wirtschaftlichen Einsatz von Mehrfachsolarzellen auf der Erde. Solche Systeme stellen bereits jetzt eine erstzunehmende Alternative zur etablierten Siliziumtechnologie dar.Im Rahmen der Dissertation sollte insbesondere die Tripelzelle, welche aus drei übereinandergestapelten Solarzellen besteht, weiterentwickelt und optimiert werden, um Wirkungsgrade von 40% zu erreichen. Dafür müssen die verschiedenen Teilzellen sowie die Interzellkontakte optimiert und aufeinander abgestimmt werden. Außerdem wurden weiterführende Konzepte, wie metamorphe Mehrfachsolarzellen und Multi-Quantentopf Solarzellen untersucht.Grundlage für die Optimierung der Mehrfachsolarzellen ist das Wachstum der einzelnen Halbleiterschichten der Solarzellen mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE). Durch Anpassung der Wachstumsbedingungen und dem Einsatz von neuartigen Materialien wurden verbesserte Schichtkonzepte entwickelt. Strukturelle Optimierung und besseres physikalisches Verständnis der Mehrfachzellen wurden mittels verschiedener Simulationsmethoden untersucht.Im Jahr 2009 konnte im Rahmen dieser Arbeit mit einer metamorphen Tripelsolarzelle ein neuer Rekordwirkungsgrad von 41.1% erzielt werden. Die Aufgabenstellung dieser Dissertation wurde also übertroffen.