Möglich geworden sei dieser Wirkungsgrad durch die Anwendung von Technologien, die für die Herstellung industrieüblicher Wafer-Solarzellen entwickelt wurden. Sie konnten erstmals erfolgreich auf Dünnschichtsolarzellen übertragen werden.

PSi-Verfahren zur Herstellung extrem dünner Solarzellen
Um den Kostenanteil des Halbleitermaterials spürbar zu senken, entwickelt das ISFH sägefreie Verfahren zur Herstellung von Siliziumschichten, aus denen extrem dünne Solarzellen hergestellt werden können. Ein solches Verfahren ist der so genannte „Poröses-Silizium-Prozess“ (PSi-Prozess). Er ermöglicht ein Ablösen einer weniger als 50 Mikrometer (μm) dünnen Siliziumschicht, die epitaktisch auf einen speziell präparierten Substratwafer aufgewachsen wird.

Hohe Wirkungsgrade mit extrem dünnen Solarzellen
Die so erzeugte dünne Schicht wird anschließend zur Solarzellen-Prozessierung verwendet; das Substrat ist nach einer Reinigungsprozedur erneut verwendbar. Der Physiker Jan Hendrik Petermann hat im Rahmen seiner Promotionsarbeit verschiedene am Institut entwickelte Prozesse eingesetzt, um zu demonstrieren, welche hohen Wirkungsgrade extrem dünne Solarzellen, die mittels des PSI-Prozesses hergestellt wurden, erzielen können.

Schichtstapel aus Aluminiumoxid und Siliziumnitrid
So wurde beispielsweise neben einer verlustarmen Textur auf der Vorderseite eine Rückseitenpassivierung durch einen Schichtstapel aus Aluminiumoxid (Al2O3) und Siliziumnitrid (SiNx) benutzt. Dieser Schichtstapel wurde zur anschließenden Kontaktierung mit einem Laser innerhalb weniger Sekunden geöffnet.
Auch ein am ISFH entwickelter Prozess zur Verringerung der Ladungsträgerverluste an den Kontakten der Solarzelle kam zum Einsatz.

Großes Kostensenkungspotential
„Diese hohen Wirkungsgrade zeigen das große Kostensenkungspotential, welches unsere Schichttransferprozesse bieten“, freut sich der Institutsleiter und Doktorvater Professor Brendel. Details der Prozessfolge und die Ergebnisse der quantitativen Solarzellenanalyse sind veröffentlicht unter http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.1129/abstract.

09.08.2011 | Quelle: Institut für Solarenergieforschung Hameln | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH