Silizium-Solarzelle knackt Wirkungsgrad-Rekord mit 24 Prozent

Freiburg – Um möglichst viel Energie aus Sonne je Quadratmeter einer Photovoltaikanlage zu ernten bei gleichzeitig geringen Stromgestehungskosten, muss der Wirkungsgrad der verwendeten Solarzellen möglichst hoch sein. Europa gilt nach wie vor als führend, wenn es um die Forschung und Entwicklung neuer, verbesserter Materialien geht.

In Deutschland hat nun das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) eine Siliziumsolarzelle entwickelt, welche einen Rekordwert von 24 Prozent Wirkungsgrad aufweist.

Die Kontakte machen es aus – auch bei Solarzellen
Am Mittwoch stellte das Fraunhofer ISE die Solarzelle mit einem neuen Material- und Rückseitenkonzept vor. Das Besondere: Heute werden fast alle Solarzellen als p-Typ hergestellt. Das heißt, dass die Basis der Solarzelle positiv leitend ist und bei ihrer Prozessierung eine dünne negativ leitende Schicht enthält, den so genannten Emitter.

Die neu entwickelte Solarzelle ist stattdessen ein n-Typ, ihre Basis ist also negativ leitend. Dank hoher Toleranz gegenüber den meisten metallischen Verunreinigungen weist n-Typ-Silizium eine deutlich höhere Materialqualität auf und kann höhere Wirkungsgrade erzielen. Die einzige Hürde dabei stellt die rückseitige Kontaktstruktur dar, denn die metallischen Kontakte können den Wirkungsgrad mindern. Heute wird daher nur noch ein kleiner Teil der Rückseite mit Kontakten versehen. „Uns ist es jetzt gelungen, einen einfachen und strukturierungsfreien Rückseitenkontakt zu entwickeln, mit dem wir auf einer hocheffizienten n-Typ Solarzelle einen Wirkungsgrad von 24 Prozent realisieren konnte“, freut sich Dr. Stefan Glunz, Bereichsleiter Solarzellen – Entwicklung und Charakterisierung am Fraunhofer ISE.

Die neue Rückseitenkontaktierung heißt TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) und besteht aus einem ultradünnen Tunneloxid und einer Siliziumschicht. Laut Angaben des Fraunhofer ISE führt dies dazu, dass die Oberfläche passiviert wird und der Kontakt gleichzeitig einen geringen Widerstand für den Ladungsträgertransport dar. Die TOPCon Struktur erlaubt es nun, die Rückseite ganzflächig zu kontaktieren und dabei gleichzeitig die Oberfläche sehr gut zu passivieren sowie den Widerstandsverlust in der Basis auf ein Minimum zu reduzieren.

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