Dünnschicht-Photovoltaik mit hohem Wirkungsgrad: ISFH erhält Kaiser-Friedrich-Forschungspreis für sägefreie kristalline Solarzellen

Mit dem Forschungspreis wurden ISFH-Entwicklungen zur sägefreien Herstellung von Silizium-Dünnschichtsolarzellen ausgezeichnet, mit denen die Preisträger ein materialsparendes Verfahren zur Produktion von besonders leistungsfähigen, dünnen Silizium-Solarzellen demonstrierten.

80 % Silizium-Ersparnis bei mit „dicken“ Solarzellen vergleichbaren Wirkungsgraden
Das Verfahren verbraucht rund 80 % weniger Silizium als bisher üblich. Dennoch erreichten die sehr dünnen Solarzellen Wirkungsgrade, wie sie heute für dicke Siliziumsolarzellen üblich sind.
Die Auszeichnung, die in diesem Jahr für Forschungsergebnisse zum Thema „Photonics for Energy“ ausgeschrieben war, wurde im Rahmen einer festlichen Veranstaltung in der historischen Kaiserpfalz Goslar verliehen. Der Solar-Forschungspreis ist mit 15.000 Euro dotiert und wurde von dem Goslarer Unternehmer Jochen Stöbich gestiftet.
Prof. Dr.-Ing. Rolf Brendel ist wissenschaftlicher und geschäftsführender Leiter des niedersächsischen Instituts für Solarenergieforschung in Hameln/Emmerthal (ISFH) und Leiter der Abteilung Solarenergie im Institut für Festkörperphysik der Leibniz Universität Hannover. Jan Hendrik Petermann ist Diplom-Physiker und promoviert über ultradünne Silizium-Solarzellen und neue Modulkonzepte an der Leibniz Universität.

Wafer mit 30 beziehungsweise 50 Mikrometern Dicke und Wirkungsgrad von 19,1%
PERC-Solarzellen mit Siebdruckkontakten, die gerade auf den Markt kommen, haben Wirkungsgrade von 19 % und verwenden Scheibendicken von 180 Mikrometern. Die Wafer werden von einem großvolumigen Kristall durch kostenintensives Sägen getrennt. Dabei gehen typischerweise 140 Mikrometer Silizium verloren.
Die Herstellung eines modernen Siliziumwafers verbraucht somit 320 Mikrometer hochreines Silizium, welches einen Anteil von etwa 30 bis 40 Prozent an den Gesamtkosten eines PV-Modules hat.
Die Siliziumscheiben für die kristallinen Dünnschichtsolarzellen, die mit dem prämierten Verfahren erzeugt werden, werden direkt aus der Gasphase auf einem Substrat abgeschieden, von dem sie abgelöst werden können. Sie haben eine Dicke zwischen 30 und 50 Mikrometern und werden ohne Sägeprozess und somit ohne Sägeverluste hergestellt. Dennoch wurde von den Preisträgern ein Wirkungsgrad von 19,1% erreicht.

Kosten für Siliziumwafer können deutlich gesenkt werden
Durch den Wegfall eines Kristallisationsschritts und den Wegfall des Sägens kann außerdem Prozessaufwand und Energie eingespart werden. Die von den Preisträgern entwickelte Zelle hatte zum Zeitpunkt der Veröffentlichung im Jahr 2012 den weltweit höchsten Wirkungsgrad aller sägefrei hergestellten Siliziumsolarzellen.
Die entwickelte Technik hat das Potenzial, die Kosten für den Siliziumwafer deutlich zu senken und befindet sich derzeit in der Phase der Kommerzialisierung; unter anderen durch das „Venture Capital“-finanzierte Unternehmen Solexel aus den USA.

10.06.2013 | Quelle: ISFH | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH