Photovoltaik: ISFH meldet Rekordwirkungsgrad von 19,4% für siebgedruckte Solarzellen aus kristallinem Czochralski-Silizium

Eine verbesserte Zellrückseite mit einer 200 Nanometer (nm) dünnen Doppelschicht aus Siliziumdioxid und Siliciumnitrid (SiO2/SiNx) ermögliche diesen Fortschritt, berichten die Hamelner Photovoltaik-Forscher.
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.

Neues Verfahren zur Herstellung von Solarzellen mit Czochralski-Silizium-Wafern per Siebdruckmetallisierung
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 Solar-Industrie und durch die Projektförderung des Bundesumweltministeriums möglich“, erläutert Dr. Thorsten Dullweber, Leiter der Gruppe „Produktionsprozesse“.

Mehr Solarstrom: Optimierte Zellrückseite reflektiert das Sonnenlicht besser und verringert die Ladungsträgerrekombination
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.

Weltrekord für Cz-Silizium-Solarzellen mit Siebdruckmetallisierung auf industrierelevanten Flächen
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“.

10.03.2011 | Quelle: Institut für Solarenergieforschung Hameln   | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH