Rekordwirkungsgrad

Silizium-Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von (26,10 ± 0,31)%.

Das Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) und die Leibniz Universität Hannover haben die Herstellung einer kristallinen Silizium-Solarzelle auf p-Typ Wafermaterial mit einem unabhängig bestätigten Wirkungsgrad von (26,10 ± 0,31) % unter einer Sonne demonstriert. Dies ist ein Weltrekord für p-Typ-Si-Material sowie ein europäischer Rekord für kristallines Si. Die weiteren Kenndaten der Strom-Spannungs-Kurve der Rekordsolarzelle sind: Leerlaufspannung (726,6 ± 1,8) mV, Kurzschlussstromdichte (42,62 ± 0,4) mA/cm2, Füllfaktor (84,28 ± 0,59) %, ausgewiesene Zellfläche 4 cm2.Gegenwärtig werden rund 90 % des Photovoltaik-Weltmarkts mit p-Typ-Silizium-Material bedient. Wirkungsgrade über 25 % wurden bisher jedoch nur auf n-Typ-Silizium und in Kombination mit Bordiffusionen oder Hetero-Junctions aus amorphem Silizium erreicht. Das Ergebnis zeigt, dass weder n-Typ-Silizium noch Bordiffusionen oder amorphes Silizium ein Muss für ultrahohe Wirkungsgrade sind.  Die Rekordzelle verwendet einen passivierenden elektronenselektiven n+-Typ Polysilizium auf Oxid (POLO)-Übergang am Minuskontakt der Zelle und einen löcherselektiven p+-Typ POLO-Übergang am Pluskontakt. Es ist die hohe Selektivität dieser Übergänge, die solch hohe Wirkungsgrade ermöglicht. Die zwei verschiedenen Übergänge werden in einem ineinandergreifenden Muster auf der Rückseite aufgebracht. Dadurch wird die parasitäre Absorption im Poly-Si minimiert und eine Abschattung durch vorderseitige Metallisierung vermieden. n+-Typ und p+-Typ Poly-Si sind durch eine intrinsische Poly-Si-Region voneinander getrennt. Die Strukturierung der dotierten Regionen erfolgt mit Laborverfahren. Die Öffnung des dielektrischen Rückseitenreflektors erfolgt jedoch bereits durch eine industriell realisierbare lokale Laserablation. Das Ziel ist die Integration der POLO-Übergänge in die aktuelle Mainstream-Technologie mit einem deutlichen Effizienzvorteil. Monokristalline Siliziumsolarzelle mit POLO-Kontakten für beide Polaritäten auf der Solarzellenrückseite. Im Vordergrund ist die Rückseite von sieben Solarzellen auf einem Wafer zu sehen, im Hintergrund die gesamte Vorderseite.Foto: Uni Hamburg

AK
16.2.18

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