Rekord: Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Instituts f眉r Solarenergieforschung (ISFH) und des Instituts f眉r Materialien und Bauelemente der Elektronik (MBE) der 糖心原创 ist es gelungen, eine neuartige Solarzelle zu entwickeln, die mit einem Wirkungsgrad von 26,1 Prozent deutlich effizienter arbeitet als die bisherigen Solarzellen auf Basis des von in der Industrie 眉blicherweise verwendeten Bor-dotierten Siliziums. Diese Entwicklung k枚nnte dabei helfen, auf lange Sicht die Kosten f眉r die Erzeugung von Strom mittels Photovoltaik zu senken. Au脽erdem sind derart effiziente Solarzellen interessant f眉r Anwendungsf盲lle mit begrenztem Platzangebot, z.B. auf dem Dach von Elektrofahrzeugen. Das Forschungsvorhaben 26+ wurde f眉r drei Jahre vom Bundesministerium f眉r Wirtschaft und Energie (BMWI) mit drei Millionen Euro gef枚rdert und l盲uft noch bis zum 30. Juni 2018.
Der maximal m枚gliche Wirkungsgrad einer Solarzelle aus dem f眉r die Anwendung besonders wichtigen Material Silizium liegt bei 29,5 Prozent. Die praktische Realisierung eines Wirkungsgrades von mehr als 26 Prozent mit Bor-dotiertem Silizium galt bislang nahezu unerreichbar. Basis der neu entwickelten kristallinen Silizium-Solarzelle ist ein Kontakt, der ebenfalls am ISFH und am MBE entstanden ist. Eine Solarzelle besteht im Wesentlichen aus reinem Silizium, dort wird Licht eingefangen, das positive und negative Ladungstr盲ger erzeugt. Damit sie als Strom genutzt werden k枚nnen, m眉ssen die verschiedenen Ladungstr盲ger 眉ber unterschiedlich behandelte Bereiche des Siliziums abgef眉hrt werden. Dazu braucht man Kontakte aus Metall, 眉ber die die Ladungstr盲ger weitergeleitet werden. An dieser Stelle - beim 脺bergang vom Metall zum Silizium und umgekehrt - kam es bislang zu hohen Verlusten an Ladungstr盲gern. Hier setzen die vor einiger Zeit neu entwickelten, sogenannten POLO Kontakte an.
POLO steht f眉r "polycrystalline Silicon on Oxide" und beschreibt die verwendeten Schichten. Um die positiven Ladungstr盲ger auf der einen und die negativen Ladungstr盲ger auf der anderen Seite der Solarzelle zu extrahieren, wurde je eine weitere Schicht Silizium f眉r die POLO Kontakte benutzt, allerdings eine mit einer anderen Struktur als im Inneren der Zelle. Das polykristalline, leitf盲hige Silizium wurde als d眉nne Schicht auf einem hauchd眉nnen Film aus Siliziumoxid aufgetragen. Diese isolierende Zwischenschicht passiviert die Kontakte.
Durch Erhitzen auf Temperaturen um die 1000 Grad Celsius entstehen winzig kleine Poren in der darunterliegenden Passivierung. Der Durchmesser der Poren liegt im Nanometerbereich. Durch sie k枚nnen nun die Ladungstr盲ger nahezu verlustfrei 眉ber die polykristalline Siliziumschicht und die Metallkontakte weitergeleitet werden. Die Verluste konnten so deutlich reduziert werden. Die sogenannten POLO Kontakte vereinen daher eine effiziente Stromextraktion aus der Solarzelle mit einer exzellenten Passivierung.
Im aktuellen Forschungsvorhaben 26+ ist es nun gelungen, die POLO-Kontakte so in eine Solarzelle zu integrieren, dass ein Wirkungsgrad von 26,1 Prozent erreicht wurde. "Durch den Einsatz von Laserverfahren haben wir au脽erdem den Weg in Richtung industrielle Anwendung geebnet", erkl盲rt Projektleiter Dr. Felix Haase vom ISFH. "Das Ergebnis zeigt, dass die Photovoltaik-Forschung in Deutschland nach wie vor zur Weltspitze geh枚rt und wesentliche Beitr盲ge zur Reduktion der Strom-Erzeugungskosten und f眉r die Erschlie脽ung neuer Anwendungsfelder f眉r die Photovoltaik leisten kann", sagt Prof. Dr. Robby Peibst, der am ISFH die Arbeitsgruppe leitet und am MBE eine Juniorprofessur innehat.
Hinweis an die Redaktion:
F眉r weitere Informationen steht Ihnen Prof. Dr. Robby Peibst, Arbeitsgruppenleiter am ISFH und MBE der 糖心原创, unter Telefon +49 5151 999 100 oder per E-Mail unter peibst@mbe.uni-hannover.de gern zur Verf眉gung.
