p-Typ Silizium-Solarzellen kommer erstmals auf 26,1 Prozent

Solarzellen: ISFH erzielt Rekordwirkungsgrad

Rückseitenansicht von sieben monokristallinen Siliziumsolarzellen mit POLO-Kontakten für beide Polaritäten auf einem Wafer. © ISFH

Das Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) und die Leibniz Universität Hannover haben eine kristalline Silizium-Solarzelle mit einem unabhängig bestätigten Wirkungsgrad von 26,10 Prozent (+/- 0,31 %) unter einer Sonne entwickelt. Dies ist Weltrekord für p-Typ-Silizium sowie euroäischer Rekord für kristallines Silizium. Kristalline Silizium-Solarzellen auf p-Typ Wafermaterial decken derzeit rund 90 Prozent des Photovoltaik-Weltmarkts ab.

Wirkungsgrade über 25 Prozent wurden bisher nur auf n-Typ-Silizium und in Kombination mit Bor-Diffusionen oder Hetero-Junctions aus amorphem Silizium erreicht. Der Fertigungsprozess dieser Zellen ist jedoch deutlich aufwändiger. "Unser Ergebnis zeigt, dass weder n-Typ-Silizium noch Bor-Diffusionen oder amorphes Silizium ein Muss für ultrahohe Wirkungsgrade sind. Es gibt auch andere attraktive Wege zu höchsten Wirkungsgraden mit Silizium zu potenziell niedrigen Kosten", sagt Professor Rolf Brendel, Geschäftsführer des ISFH.

Die Rekordzelle verwendet einen passivierenden elektronenselektiven n+-Typ Polysilizium auf Oxid (POLO)-Übergang am Minuskontakt der Zelle und einen löcherselektiven p+-Typ POLO-Übergang am Pluskontakt. Es ist die hohe Selektivität dieser Übergänge, die solche hohen Wirkungsgrade ermöglicht. Die zwei verschiedenen Übergänge werden in einem ineinandergreifenden Muster auf der Rückseite aufgebracht. Dadurch wird die parasitäre Absorption im Poly-Silizium minimiert und eine Abschattung durch vorderseitige Metallisierung vermieden.

Die Strukturierung der dotierten Regionen erfolgt mit Laborverfahren. Die Öffnung des dielektrischen Rückseitenreflektors erfolgt jedoch bereits durch eine industriell realisierbare lokale Laserablation. Das Ziel ist die Integration der POLO-Übergänge in die aktuelle Mainstream-Technologie mit einem deutlichen Effizienzvorteil. "Dass wir die Photolithographie durch die Laser-Kontaktöffnung ersetzt haben, ist ein erster wichtiger Schritt in Richtung Industrialisierung, da sie eine Metallisierung auf Siebdruckbasis ermöglicht", sagt der Arbeitsgruppenleiter Professor Robby Peibst.

Projektpartner Centrotherm hat die Poly-Si-Schicht in einem LPCVD-Reaktor abgeschieden. Der Partner Wacker trug mit seinem Wissen zur Hochtemperaturbehandlung von Si-Wafern bei. Die Forschung am ISFH wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) sowie vom Land Niedersachsen finanziell unterstützt. Quelle: ISFH / sth

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