Solarzellen: Fraunhofer ISE meldet neuen Wirkungsgrad-Rekord

Freiburg - Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE melden einen neuen Wirkungsgrad-Rekord für Silizium-Solarzellen. Nach eigenen Angaben ist es den Wissenschaftlern gelungen, neue Spitzen-Wirkungsgrade für großflächige Siliziumsolarzellen zu erreichen. Mit gegenüber dem heutigen Industriestandard weiter entwickelten Zellstrukturen könne demonstriert werden, dass in naher Zukunft Wirkungsgrade von 20 Prozent realisierbar sind. „Wir konnten jetzt mehrere Entwicklungsarbeiten für kristalline Siliziumsolarzellen sehr erfolgreich abschließen und dabei Ergebnisse erzielen, die weltweit zu den besten zählen“, sagt Christian Schmiga, Projektleiter für hocheffiziente Siliziumsolarzellen am Fraunhofer ISE.

Die untersuchten Zellstrukturen unterscheiden sich demnach zum einen in der Art des verwendeten Siliziummaterials, das als Basis bezeichnet wird, und zum anderen in der Art des sogenannten Emitters, einer dünnen Schicht, die die elektrischen Ladungsträger sammelt. Laut Fraunhofer ISE spreche man von n-Typ Solarzellen, wenn die Basis negativ und von p-Typ Solarzellen, wenn die Basis positiv leitend ist. Dabei sei der Emitter immer umgekehrt zur Basis gepolt. „Zur Herstellung des Emitters haben wir drei unterschiedliche Verfahren eingesetzt: Aluminium-Legieren und Bor-Diffundieren für die p-Emitter unserer n-Typ Solarzellen sowie Phosphor-Diffundieren für den n-Emitter unserer p-Typ Solarzellen“, so Christian Schmiga.

Für eine n-Typ Siliziumsolarzelle mit Aluminium-legiertem Emitter melden die Forscher nun einen Wirkungsgradrekord von 19,3 Prozent. Zur Emitterformierung sei das Siebdrucken einer Aluminium-haltigen Paste, gefolgt von einem kurzen Hochtemperatur-Feuerschritt angewandt worden. Ebenfalls für eine n-Typ Siliziumsolarzelle, aber mit einem Bor-diffundierten Emitter, dessen Oberfläche durch eine zusätzliche neue Schicht aus Aluminiumoxid (Al2O3) passiviert wird, konnte nach ISE-Angaben Doktorand Armin Richter einen Wirkungsgrad von 19,6 Prozent demonstrieren. Als weiteres Ergebnis erzielten die Wissenschaftler eigenen Angaben zufolge für p-Typ Solarzellen mit Phosphor-diffundiertem Emitter und unter Anwendung der Laser-fired-contact (LFC) Technologie 19,6 Prozent Wirkungsgrad. Alle Solarzellen wurden auf 125 x 125 mm2 großen einkristallinen Siliziumscheiben gefertigt.

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