Technologie schreitet voran

Das Institut für Solarenergieforschung im norddeutschen Hameln entwickelt siebgedruckte Silizium-Solarzelle mit neuartiger Rückseitenpassivierung und 20,1 % Wirkungsgrad.

Das In­sti­tut für Solar­energie­forschung Ha­meln (ISFH) stei­gert in Zu­sam­men­ar­beit mit SIN­GU­LUS TECH­NO­LO­GIES AG den Wir­kungs­grad von Sieb­druck-Si­li­zi­um-So­lar­zel­len von den heu­te in der PV In­dust­rie üb­li­chen 17,0% bis 18,5% auf ei­nen Re­kord­wert von 20,1%, wie das Fraun­ho­fer ISE in ei­ner un­ab­hän­gi­gen Mes­sung be­stä­tig­te. Eine ver­bes­ser­te Zell­rück­sei­te mit ei­ner ICP-AlOx/SiNy Dop­pel­schicht er­mög­licht die­sen Fort­schritt ohne „Se­lek­ti­ve Emit­ter“ Tech­no­lo­gie. 20,1% ist ei­ner der welt­weit höchs­ten ge­mes­se­nen Wir­kungs­gra­de für in­dust­rie­ty­pi­sche So­lar­zel­len mit Sieb­druck­me­tal­li­sie­rung (nur Schott So­lar und Q-Cells er­ziel­ten hö­he­re Wir­kungs­gra­de mit 20,2%).

Zwei tech­no­lo­gi­sche Ver­bes­se­run­gen er­mög­li­chen die Wir­kungs­grad­stei­ge­rung. Zum ei­nen wird die Rück­sei­te der So­lar­zel­len mit ei­ner ICP-AlOx/SiNy Dop­pel­schicht pas­si­viert. ICP steht da­bei für „In­duc­tive­ly Cou­pled Plas­ma“ und be­zeich­net die für AlOx neu­ar­ti­ge, am ISFH in Ko­o­pe­ra­ti­on mit der SIN­GU­LUS TECH­NO­LO­GIES AG ent­wi­ckel­te Ab­schei­de­me­tho­de, für die SIN­GU­LUS ak­tu­ell eine in­teg­rier­te Pro­duk­ti­ons­lö­sung ent­wickelt. Die Kon­tak­tie­rung durch Alu­mi­ni­um auf der Rück­sei­te der Zel­le er­folgt mit­tels La­ser­abla­ti­on her­ge­stell­ter, li­ni­en­för­mi­ger Kon­takt­öff­nun­gen.

Die mo­di­fi­zier­te Zell­rück­sei­te re­flek­tiert das Son­nen­licht bes­ser und ver­rin­gert zu­dem die La­dungs­trä­ger­re­kom­bi­na­ti­on, wo­durch sich Strom und Span­nung der Zel­le ver­bes­sern. Zum an­de­ren wird die Zell­vor­der­sei­te mit­tels Dop­pel­sieb­druck (Print-on-Print) me­tal­li­siert, wel­ches schma­le­re Kon­takt­fin­ger und da­her eine ge­rin­ge­re Ab­schat­tung er­mög­licht. Die­ser fort­schritt­li­che Sieb­druck-Pro­zess wur­de zu­sam­men mit DEK So­lar am ISFH op­ti­miert un­ter Ver­wen­dung ih­rer Eclip­se Sieb­druck-Platt­form und Prä­zi­si­ons­sie­be. Da­rü­ber hi­naus wur­de die So­lar­zel­le mit in­dust­rie­ty­pi­schen Pro­zess­se­quen­zen her­ge­stellt, ins­be­son­de­re mit ei­nem ho­mo­gen Phos­phor do­tier­ten Emit­ter so­wie mit ei­nem 156 × 156 mm2 gro­ßen Czochrals­ki (Cz)-Si­li­zi­um Wa­fer.

„Die­ses ex­zel­len­te Er­geb­nis konn­ten wir durch die För­de­rung des Bun­des­um­welt­mi­nis­te­ri­ums und die För­de­rung durch un­se­re Part­ner So­lar­World AG, Schott So­lar AG, Sol­land So­lar Cells GmbH, RENA GmbH und SIN­GU­LUS TECH­NO­LO­GIES AG im Rah­men des HighScre­en-Pro­jek­tes er­zie­len“, freut sich Dr. Thors­ten Dull­we­ber, Lei­ter der ISFH For­schungs­grup­pe So­lar­zel­len Pro­duk­ti­ons­pro­zes­se. „Zu­dem hat un­se­re Zu­sam­men­ar­beit mit DEK So­lar, Fer­ro Cor­po­ra­ti­on und He­raeus GmbH den Pro­jekt­fort­schritt be­schleu­nigt.“ Prof. Dr. Rolf Bren­del, In­sti­tuts­lei­ter des ISFH, er­gänzt: „Die­se tech­no­lo­gi­schen In­no­va­ti­o­nen zei­gen das gro­ße Po­ten­ti­al, die Strom­geste­hungs­kos­ten von Pho­to­volt­aik­mo­du­len wei­ter­hin nach­hal­tig zu sen­ken.“

„Die deut­li­che Wir­kungs­grad­stei­ge­rung, die durch den ICP-AlOx Pro­zess er­zielt wur­de, be­stärkt SIN­GU­LUS in der Stra­te­gie, die­sen Pro­zess für rück­sei­ten­pas­si­vier­te So­lar­zel­len in ei­ner in­teg­rier­ten Pro­duk­ti­ons­lö­sung an­zu­bie­ten“, er­klärt Dr. Björn Roos, Pro­dukt Ma­na­ger So­lar von SIN­GU­LUS TECH­NO­LO­GIES AG. Etwa 80% der heu­te in­dust­ri­ell pro­du­zier­ten So­lar­zel­len ver­wen­den p-lei­ten­de, kris­talli­ne 156 x 156 mm2 gro­ße Cz-Si­li­zi­um Wa­fer in Kom­bi­na­ti­on mit Sieb­druck für die Me­tal­li­sie­rung. Wir­kungs­grad­stei­ge­run­gen für sol­che Zel­len ha­ben da­her eine be­son­ders hohe Re­le­vanz für die fer­ti­gen­de In­dust­rie und sind ein welt­weit in­ten­siv be­ar­bei­te­tes For­schungs­the­ma.

Quelle: Institut für Solarenergieforschung Hameln 2012

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