Rekordwirkungsgrad

Neuartige Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 26,1 Prozent.

Forscher des Instituts für Solarenergieforschung (ISFH) und des Instituts für Materialien und Bauelemente der Elektronik (MBE) der Leibniz Universität Hannover ist es gelungen, eine neuartige Solarzelle zu entwickeln, die effizienter arbeitet als die bisherigen Solarzellen auf Basis des von in der Industrie üblicherweise verwendeten Bor-dotierten Siliziums. Der maximal mögliche Wirkungsgrad einer Solarzelle aus 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 Ladungsträger erzeugt. Damit sie als Strom genutzt werden können, müssen die verschiedenen Ladungsträger über unterschiedlich behandelte Bereiche des Siliziums abgeführt werden. Dazu braucht man Kontakte aus Metall, über die die Ladungsträger weitergeleitet werden. An dieser Stelle – beim Übergang vom Metall zum Silizium und umgekehrt – kam es bislang zu hohen Verlusten an Ladungsträgern. Hier setzen die vor einiger Zeit neu entwickelten, sogenannten POLO Kontakte an. POLO steht für „polycrystalline Silicon on Oxide“ und beschreibt die verwendeten Schichten. Um die positiven Ladungsträger auf der einen und die negativen Ladungsträger auf der anderen Seite der Solarzelle zu extrahieren, wurde je eine weitere Schicht Silizium für die POLO Kontakte benutzt, allerdings eine mit einer anderen Struktur als im Inneren der Zelle. Das polykristalline, leitfähige Silizium wurde als dünne Schicht auf einem hauchdünnen 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. Durch sie können nun die Ladungsträger nahezu verlustfrei über die polykristalline Siliziumschicht und die Metallkontakte weitergeleitet werden. Im aktuellen Forschungsvorhaben ist es nun gelungen, die POLO-Kontakte so in eine Solarzelle zu integrieren, dass ein Wirkungsgrad von 26,1 Prozent erreicht wurde.    Bild: Leibniz Universität Hannover

AK
20.3.18

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