Industrie und Forschung arbeiten an höheren Solarzellen-Wirkungsgraden durch optimierte Materialnutzung

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Um die globale Spitzenstellung der deutschen Photovoltaik-Industrie sowohl in der Fertigung von Solarzellen als auch im Anlagenbau zu festigen und weiter auszubauen, haben sich zwölf Unternehmen und ein Dutzend Forschungspartner in dem Verbundprojekt “Solarsilizium-ForschungsCluster SolarFocus” zusammengeschlossen. Ziel des vom Bundesumweltministerium (BMU) geförderten Projekts ist ein vertieftes Verständnis des für die Solarzellenfertigung genutzten Siliziummaterials. Unter Berücksichtigung der Anforderungen der Industrie werden grundlegende Mechanismen in der Siliziumverarbeitung erforscht, die das Verhalten von Defekten im Material maßgeblich beeinflussen können.
Über eine Laufzeit von drei Jahren unterstützt das BMU die Arbeiten mit 4,1 Millionen Euro, die Industrie beteiligt sich mit weiteren 1,2 Millionen Euro sowie deutlich darüber liegenden Sachleistungen. Die beteiligten Photovoltaik-Unternehmen repräsentieren mit insgesamt mehr als 5.000 Mitarbeitern und einem kumulierten Jahresumsatz von 2,5 Milliarden Euro im Jahr 2006 den überwiegenden Teil der in Deutschland tätigen PV-Industrie.
Neue Ansätze zur Produktion von Siliziumwafern und Solarzellen gesucht
Drei Schwerpunkte umfasst das Silizium-Projekt: Defektanalytik, Korrelationsuntersuchungen und “Defect Engineering”. Alle drei beschäftigen sich mit grundlegenden Mechanismen bei der Siliziumkristallisation sowie bei der Weiterverarbeitung von Siliziumwafern zu Solarzellen unter industriellen Rahmenbedingungen. Als Ergebnis erwarten die Projektpartner innovative Ansätze zur verbesserten Herstellung von Siliziumwafern ebenso wie zur optimierten Herstellung von Solarzellen.

Aufwändige Methoden zur Analyse der Silizium-Qualität
Die Defektanalytik untersucht das derzeit für die Solarzellenproduktion verwendete Siliziummaterial. Zur Materialanalyse nutzen die Projektpartner dabei eine Vielzahl spezialisierter Methoden. Beispielsweise werden großflächige bildgebende Messverfahren wie die Elektrolumineszenz (EL) oder LightBeamInducedCurrent (LBIC) mit lokalen Untersuchungen an Materialsegmenten wie der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) kombiniert und erlauben so das Identifizieren und Analysieren von Bereichen schlechter Materialqualität. Ergänzt man diese Verfahren durch weitere Untersuchungsmethoden wie der Analyse mittels Synchrotronstrahlung, werden mikroskopische Einblicke in die chemische Zusammensetzung möglich und man kann die Defektstrukturen optimal charakterisieren.
Den zweiten Schwerpunkt bilden Korrelationsuntersuchungen. Hier ist geplant, Silizium während der Kristallisation gezielt mit Verunreinigungen zu versehen, die bei der industriellen Produktion eine Rolle spielen. Basierend auf dem Studium einzelner Verunreinigungen sollen besonders die Wechselwirkungen mehrerer gleichzeitig vorliegender Verunreinigungen erforscht werden. Dies geschieht mit den im Schwerpunkt Defektanalytik genutzten Verfahren. Im dritten Schritt, dem “Defect Engineering” wollen die Projektpartner schließlich die zuvor gewonnenen Erkenntnisse über das Zusammenwirken der Defekte in neue Ansätze für Kristallisation und Prozessierung von Silizium überführen.

Vermiedene Solarzellen-Defekte sollen zur Kostensenkung beitragen
Als Ergebnis erwarten Forschung und Industrie innovative Strategien, um in der Solarzellenproduktion elektrische Defekte effizienter zu vermeiden beziehungsweise diese passivieren zu können. Hauptziel des “SolarFocus”-Projekts ist die Steigerung des Solarzellenwirkungsgrads und damit die Kostensenkung der Solarzellenproduktion über die gesamte Wertschöpfungskette. Somit stehe das Projekt nicht zuletzt im Zeichen der vom Erneuerbare-Energien- Gesetz (EEG) geforderten Kostensenkungen durch Innovation.
Weitere Informationen unter http://www.solarfocus.org/

06.09.2007 | Quelle: Freiburger Materialforschungszentrum; SolarFocus Projekt | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

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