+ 13.03.2011 + Das In­sti­tut für So­la­re­ner­gie­for­schung Ha­meln (ISFH) stei­gert den Wir­kungs­grad von Sieb­druck-Si­li­zi­um-So­lar­zel­len von den heu­te üb­li­chen 17,0 bis 18,5% auf ei­nen neu­en Re­kord­wert von 19,4%.

Eine ver­bes­ser­te Zell­rück­sei­te mit ei­ner 200 nm dün­nen SiO2/SiNx Dop­pel­schicht er­mög­licht die­sen Fort­schritt.

 

Etwa 80% der heu­te in­du­stri­ell pro­du­zier­ten So­lar­zel­len ver­wen­den p-lei­ten­des kri­stal­li­nes Czochrals­ki (Cz)-Si­li­zi­um 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.

 

Am ISFH, ei­nem An-In­sti­tut der Leib­niz-Uni­ver­si­tät Han­no­ver, wur­de in nur ei­nem Jahr ein Ba­sispro­zess für die Her­stel­lung von So­lar­zel­len aus p-lei­ten­den 125 x 125 mm2 gro­ßen Czochrals­ki-Si­li­zi­um Wa­fern mit Sieb­druck­me­tal­li­sie­rung ein­ge­fah­ren. Die­ser er­reicht Wir­kungs­gra­de von bis zu 18,5%.

 

Da­für wer­den Pro­zes­san­la­gen ein­ge­setzt, wie sie auch in der in­du­stri­el­len Fer­ti­gung ge­nutzt wer­den. „Un­ser schnel­ler Fort­schritt war nur durch die gute Zu­sam­men­ar­beit mit der So­la­rin­du­strie und durch die Pro­jekt­för­de­rung des Bun­desum­welt­mi­ni­ste­ri­ums mög­lich“, er­läu­tert Dr. Thor­sten Dull­we­ber, Lei­ter der Grup­pe „Pro­duk­ti­ons­pro­zes­se“.

 

Der Basispro­zess wur­de im Rah­men der Dok­tor­ar­beit von Se­ba­sti­an Gatz auf der Zell­rück­sei­te mo­di­fi­ziert. Ein Schicht­sta­pel aus SiO2 und SiNx wird mit ei­nem La­ser in we­ni­gen  Se­kun­den auf 10% der Zell­flä­che ge­öff­net, so­dass die sieb­ge­druck­te Alu­mi­ni­um-Rück­sei­ten­me­tal­li­sie­rung den Si­li­zi­um-Wa­fer nur noch in die­sen Öff­nun­gen kon­tak­tiert.

 

Die mo­di­fi­zier­te Zell­rück­sei­te re­flek­tiert das Son­nen­licht bes­ser, ver­rin­gert die La­dungs­trä­ger­re­kom­bi­na­ti­on und er­höht da­mit den Strom und die Span­nung der Zel­le. Die Zell­vor­der­sei­te wird mit­tels Dop­pel­sieb­druck me­tal­li­siert. So wer­den schma­le­re Kon­takt­fin­ger er­zeugt, die eine ge­rin­ge­re Ab­schat­tung im Ver­gleich zu her­kömm­li­chen Kon­takt­fin­gern be­wir­ken. Die­se tech­no­lo­gi­schen Ver­bes­se­run­gen sind die Ur­sa­che für die Wir­kungs­grad­stei­ge­rung von 18,5% auf 19,4%.

 

“Das ist ein Welt­re­kord für Cz-Si­li­zi­um-So­lar­zel­len mit Sieb­druck­me­tal­li­sie­rung auf in­du­striere­le­van­ten Flä­chen“, freut sich der Dok­tor­va­ter und In­sti­tuts­lei­ter Prof. Dr. Rolf Bren­del und er­gänzt: „Wir wer­den die­sen Pro­zess in zu­künf­ti­gen For­schungs­pro­jek­ten wei­ter ver­bes­sern und ver­ein­fa­chen mit dem Ziel, die pho­to­vol­tai­schen Strom­ko­sten nach­hal­tig zu sen­ken“.

 

Wei­te­re De­tails zu dem Her­stel­lungs­pro­zess und den So­lar­zel­le­ner­geb­nis­sen sind in fol­gen­der Ver­öf­fent­li­chung dar­ge­stellt: S. Gatz et. al, Phys. Sta­tus So­li­di RRL 5, No. 4, 147–149 (2011)

In­sti­tut für So­la­re­ner­gie­for­schung Ha­meln (ISFH) 2011