Neuer Rekord für Si-Solarzelle

  • 25. September 2017

Prototyp aus multikristallinem Silizium erreicht 22,3 Prozent Wirkungsgrad.

Multi­kristallines Silizium hat derzeit mit rund 57 Prozent Markt­anteil den größten Anteil an der Solarmodul­produktion weltweit und ist damit das Arbeitspferd der Branche. In den letzten Jahren hingegen sind die Wirkungs­grade für das in der Herstellung etwas teurere mono­kristalline Material deutlich ange­stiegen, sodass der Effizienz­nachteil des multi­kristallinen Siliziums immer größer wurde. Den Freiburger Forschern am Fraunhofer ISE ist es nun gelungen, den erst vor wenigen Monaten aufge­stellten Weltrekord­wirkungsgrad für multi­kristallines Silizium noch einmal zu steigern und die Wirkungsgrad­lücke zum mono­kristal­linen Silizium wieder zu verkleinern. Dabei wurde die für dieses Material magische Grenze von 22 Prozent über­schritten. 22,3 Prozent des auf die Rekordzelle fallenden Sonnen­lichts wandelt diese in Solarstrom um und das Potenzial des Materials und der Zelltech­nologie ist dabei noch nicht ausgereizt.

Abb.: Multikristalline SiliZiumsolarzelle mit einem Weltrekordwirkungsgrad von 22,3 Prozent. (Bild: Fh.-ISE)

Abb.: Multikristalline SiliZiumsolarzelle mit einem Weltrekordwirkungsgrad von 22,3 Prozent. (Bild: Fh.-ISE)

Die Verwendung von hochreinem Silizium des Projekt­partners Wacker sowie gezielte Anpassungen bei der Kristal­lisation und bei den Zellprozess­schritten auf die Bedürfnisse des multi­kristallinen Ausgangs­materials haben den neuen Rekord ermöglicht. Eine wichtige Rolle spielten dabei eine optimierte Plasma­textur sowie die am Fraunhofer ISE entwickelte Tunnel Oxide Passi­vated Contact-Tech­nologie (TOPCon) für die Rückseiten­kontaktierung. Bei diesem Verfahren werden die elek­trischen Kontakte struk­turierungs­frei auf einer leitfähig passi­vierten Oberfläche der Solar­zelle angebracht. Dadurch lassen sich Ladungs­verluste reduzieren und Strom deutlich effi­zienter gewinnen.

„Wir freuen uns, dass es uns gelungen ist, dieses heraus­ragende Ergebnis zu erzielen“, freut sich Martin Hermle, Abteilungs­leiter Vorent­wicklung Höchst­effiziente Silizium­solarzellen am Fraunhofer ISE und fügt hinzu: „Der Schlüssel zum Erfolg war die gesamt­heitliche Betrachtung und Opti­mierung aller Schritte von der Kristal­lisation bis hin zu den einzelnen Solarzelle­nprozessen. Durch die enge Zusammen­arbeit zwischen der Charak­terisierung, der Kristal­lisation und der Solar­zellen­techno­logie konnten wir Schritt für Schritt die Verlust­mechanismen reduzieren und eine optimierte Prozess­kette erarbeiten“. Bereichs­leiter Stefan Glunz ergänzt: „Diese erfolg­reichen Ergebnisse bei der Steigerung der Solarzellen­effizienz basieren auf einer konti­nuier­lichen Entwicklung und zeigen die Stärke der euro­päischen Forschung. Gleich­zeitig weisen sie den Weg für den Einstieg Europas in eine Weltmarkt-relevante Produktion der nächsten Tech­nologie­generation.“

Fh.-ISE / JOL

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