Multikristalline Siliziumsolarzelle mit 21,9 Prozent Wirkungsgrad

  • 24. February 2017

Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme holt sich Welt­rekord zurück.

Höhere Wirkungsgrade und optimierte Prozessschritte sind entscheidend, um den Preis für Solar­strom weiter zu senken. An beiden Stell­schrauben arbeitet das Fraun­hofer-Institut für solare Energie­systeme. Beim Wirkungs­grad ver­zeichnen dessen Forscher jetzt einen neuen Welt­rekord: Eine multi­kristalline Silizium­solar­zelle wandelt 21,9 Prozent des Sonnen­lichts in elek­trische Energie um. Damit hält das Fraun­hofer-ISE erneut den Welt­rekord für multi­kristalline Silizium­solar­zellen, den es bereits von 2004 bis 2015 inne­hatte.

Weltrekord-Solarzelle

Abb.: Die multikristalline Weltrekordsolarzelle aus n-Typ HPM Silizium­material hat eine Fläche von 2 cm x 2 cm. (Bild: Fh.-ISE)

Die Solarzelle besteht aus n-Typ High Performance multikristallinem Silizium, das eine im Vergleich zum p-Typ höhere Toleranz gegen­über wichtigen Verun­reini­gungen, insbeson­dere Eisen, hat. In der industri­ellen Ferti­gung wird heute multi­kristal­lines p-Typ Silizium­material einge­setzt und die durch­schnitt­lichen Wirkungs­grade liegen bei 19 Prozent. Der vom Fraun­hofer-ISE einge­schlagene neue Material- und Techno­logie­ansatz hat das Poten­zial, den Wirkungs­grad für multi­kristal­lines Silizium in naher Zukunft auch noch weiter zu ver­bessern.

„Unser Ziel ist es, für die multikristallinen n-Typ Wafer eine weiter­führende Zell­techno­logie zu ent­wickeln, die das Poten­zial dieses Materials auf­zeigt“, erläutert Jan Benick, der am Fraun­hofer-ISE das Team „Inno­vative Rein­raum­techno­logien für hoch­effi­ziente Silizium­solar­zellen“ leitet. „Die Frage ist, wie weit sich die Effi­zienz­lücke zu mono­kristal­linem Material schließen lässt.“

Für die Rückseitenkontaktierung kam die am Institut entwickelte TOPCon-Techno­logie zum Einsatz, mit der im vergan­genen Jahr der Welt­rekord für beid­seitig kontak­tierte mono­kristal­line Silizium­solar­zellen auf 25,3 Prozent ver­bessert werden konnte. Bei TOPCon handelt es sich um einen passi­vie­renden Rück­seiten­kontakt, der auf der Solar­zellen­rück­seite ganz­flächig und struktu­rie­rungs­frei aufge­bracht wird. Das verein­facht den Herstel­lungs­prozess bei gleich­zeitiger Erhöhung der Effi­zienz der Solar­zelle. Der neue Welt­rekord zeigt, dass die TOPCon-Techno­logie sowohl für mono- als auch für multi­kristal­lines Silizium geeignet ist und somit das Poten­zial hat, den gesamten Silizium­markt zu bedienen. Über 35 Jahre Forschung und Entwick­lung an der gesamten Wert­schöpfungs­kette der Photo­voltaik machen das Fraun­hofer-ISE zu einer der international führenden Forschungs­ein­rich­tungen für Solar­zellen.

Fh.-ISE / RK

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