Bezahlbare Hochwirkungsgrad-Solarzellen

Bei der Herstellung von Solarzellen wird derzeit meist Bor-dotiertes p-Typ- Silizium verwendet, da die effizienteren Zellen aus n-Typ-Blocksilizium vergleichsweise teuer in der Herstellung sind oder bei weniger aufwändigen Herstellungsverfahren bislang nicht die erforderliche Materialqualität erreichen.

Um Solarzellen mit höherem Wirkungsgrad kostengünstig herstellen zu können erforschen
Kristallzüchter vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB, Erlangen,  gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung im Verbundprojekt „HENSi – Hocheffizienz-Solarzellen auf defektreduziertem n-Typ mc Silizium“ kostengünstiges n-Typ-Blocksilizium mit reduzierter Defektdichte und homogener Widerstandsverteilung für die Herstellung von Hocheffizienzsolarzellen. Siliziumkristalle für n-Typ-Solarzellen werden derzeit aus einer 1400 °C heißen Siliziumschmelze gezogen. Physikalisch bedingt steigt der Gehalt an Phosphor als Dotierstoff mit zunehmender Prozesszeit sowohl in der Schmelze als auch im Kristall an, was zu unterschiedlichem elektrischen Widerstand führt. Die aus diesen Kristallen geschnittenen Wafer erfüllen teilweise nicht die Spezifikationswerte. Der hohe Ausschuss bedingt höhere Teilekosten.

Im Projekt HENSi werden die n-Typ-Siliziumkristalle mit dem kostengünstigeren Verfahren der gerichteten Erstarrung hergestellt, bei dem die Siliziumkristalle verfahrensbedingt multikristallin sind und Kristallfehler haben sowie variierenden elektrischen Widerstand zeigen. Ziel der Forschungsarbeiten ist es, diese materialbedingten Probleme bei der gerichteten Erstarrung zu überwinden. Dazu wurde am Fraunhofer IISB in Erlangen eine spezielle Kristallisationsanlage für Temperaturen von bis zu 1800 °C installiert, in der bis zu 30 kg schwere Kristalle gezüchtet werden können. Dabei werden die Kristallisationsvorgänge gezielt beeinflusst z.B. hinsichtlich Gefügestruktur und Fremdphasenbildung. Gelingt es den Forschern, die Defektdichte des gerichtet erstarrten n-Typ-Siliziummaterials deutlich zu senken und gleichzeitig den elektrischen Widerstand homogen einzustellen, sind wichtige Voraussetzungen geschaffen, um in Zukunft kostengünstige Hochleistungssolarzellen herzustellen.Weitere Informationen finden Sie hier.

Erstellt am 13.5.2013

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