Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) präsentiert neue, industrienahe Hocheffizienz-Solarzelle mit 21,8 % Wirkungsgrad

Auf der 24. Europäischen Photovoltaik-Konferenz im September 2009 in Hamburg haben Forscher des Instituts für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) ihre neueste Photovolatik-Entwicklung vorgestellt: eine Silizium-Solarzelle für sehr hohe Wirkungsgrade bei gleichzeitig potenziell niedrigen Produktionskosten. Die von Dr. Verena Mertens, einer Mitarbeiterin des ISFH, auf der Konferenz präsentierten Ergebnisse sind viel versprechend. „Wir erreichen im Labor derzeit Wirkungsgrade von 21,8 % auf handelsüblichem n-Typ-Czochralski-Silizium (Cz), obwohl wir nur industrienahe Prozessschritte einsetzen, wie z. B. das lokale Öffnen dielektrischer Passivierschichten mittels Inkjet-Technik.“
Bei der neuen, so genannten „Buried-Emitter“-Zelle handle es sich um eine Solarzelle, die ihre Metallkontakte ausschließlich auf der Rückseite trägt. Das fehlende Metallgitter auf der Zellvorderseite habe deutlich verminderte Abschattungsverluste zur Folge.

Photoströme um 15 % gesteigert
Rückkontaktsolarzellen werden bereits seit geraumer Zeit erfolgreich am ISFH entwickelt. Die Besonderheit des neuen Zelltypus sei der „vergrabene Emitter“ (engl. „buried emitter“), betont das ISFH. „Der Vorteil der Buried-Emitter- Zelle ist, dass wir nahezu 100 % der Rückseite mit dem Emitter bedecken und daher eine ausgezeichnete Sammlung des Photostroms erreichen“, erläutert Gruppenleiter Dr. Nils-Peter Harder vom ISFH. „Mit unserer Buried-Emitter-Zelle erzielen wir um 15% höhere Photoströme als die heutigen Industriezellen aus einkristallinem Silizium sie liefern. Durch ein neuartiges Passivierverfahren erhöht sich außerdem die Leerlaufspannung gegenüber Standardzellen erheblich“, so Harder weiter. Da die neuartige Solarzelle n-Typ-Silizium als Basismaterial verwende, müsse der rückseitige Emitter vom p-Typ sein. Dies werde erreicht durch das Eindiffundieren von Bor.

Leerlaufspannungen von nahezu 660 mV erreicht
In der Vergangenheit habe sich die Oberflächenpassivierung von Bor-dotierten Emittern als schwierig erwiesen. Auf der anderen Seite sei die Passivierung von Phosphor-dotierten n-Typ Emittern mit Siliziumdioxid ein Standardprozess. Darauf baue die am ISFH entwickelte Idee auf, einen dünnen Phosphor-dotierten n-Typ Bereich an der Oberfläche des Bor-dotierten p-Typ Emitters einzudiffundieren und damit die Oberfläche elektronisch zu invertieren. Die so entstandene n-Typ Oberfläche könne mit etablierten Methoden wie der thermischen Oxidation sehr gut passiviert werden. Dies belegten die am ISFH erreichten Leerlaufspannungen solcher Solarzellen von nahezu 660 Millivolt (mV). „Die auf der Photovoltaikkonferenz vorgestellte Neuentwicklung hat das Interesse der Photovoltaik-Industrie geweckt“, freut sich Dr. Harder.

12.10.2009 | Quelle: Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH