Stuttgarter Institut für Photovoltaik arbeitet an höchst effizienten Rückseitenkontakt-Solarzellen im Industrieformat

Bisher lässt sich ein so hoher Solarzellen-Wirkungsgrad jedoch nur auf einer kleinen Fläche von 20 mm x 20 mm realisieren. In einem neuen, vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Forschungsprojekt will das ipv solche Solarzellen nun auf einer industrierelevanten Fläche von 125 mm x 125 mm herstellen und damit für die Massenproduktion tauglich machen.
Standard-Siliziumsolarzellen haben auf den Vorderseiten Kontaktfinger aus Silber, die Teile der Zellen abschatten. Dadurch gelangt an diesen Stellen keine Strahlung in die Zelle und es können folglich auch keine Elektronen generiert werden, was die Effizienz der Zelle erheblich vermindert.

Vorderseite der Hochleistungs-Solarzellen steht ungehindert für Solarstrom-Produktion zur Verfügung
Eine weitaus höhere Ausbeute ermöglichen so genannte „Rückseitenkontakt“-Solarzellen, bei denen die Kontakte auf der Rückseite liegen. Die Vorderseite hingegen bleibt frei und steht ungehindert für die Energieproduktion zur Verfügung. Dieser Solarzellentyp erfordert aber eine sehr feine Strukturierung der Dotierungen und Kontaktierungen auf der Rückseite. In Standard-Siliziumsolarzellen erzeugen unterschiedlich dotierte Bereiche, großflächig hergestellt, ein elektrisches Feld, den sogenannten pn-Übergang. Üblicherweise diffundieren dazu bei hohen Temperaturen Fremdatome, wie Bor und Phosphor, in Silizium ein. Rückseitenkontakt-Solarzellen benötigen viele „pn-Übergänge“ auf der Rückseite. Zur Fertigung dieser feinen Strukturen sind für gewöhnlich aufwendige und teure Maskierschritte notwendig.

Der Laser-Dotierung ermöglicht Fertigung von Rückseitenkontaktzellen ohne Maskierungsschritte
Zur Lösung dieses Problems entwickelten die Forscher am ipv einen Laserprozess, mit dem es gelingt, Rückseitenkontaktzellen ohne jegliche Maskierungsschritte herzustellen. Der Laser ermöglicht die Herstellung verschiedenster Dotierungen mit einer Auflösung unter drei hundertstel Millimeter. Hierdurch entfallen Prozessschritte, die bisher bei der industriellen Produktion solcher Zellen nötig sind. Das Projekt mit dem Kurztitel „RückSi-Skal“ soll zeigen, dass sich der Zellprozess relativ rasch in die Produktion umsetzen lässt.

Modulproduktionskosten sollen unter 50 Cent je Wp gesenkt werden
Das Vorhaben wird laut ipv dazu beitragen, die Photovoltaik-Industrie in Deutschland neu aufzustellen. Großflächige Solarmodule mit Wirkungsgraden über 20 Prozent lassen sich dann zu Produktionskosten unter 50 Cent/Watt peak (Wp) herstellen. So wird die Produktion von höchst effizienten Modulen in Deutschland kostengünstiger als die Herstellung von „billigen“ Standard-PV-Modulen in Fernost, die hoch subventioniert, bei niedrigeren Energie- und Lohnkosten sowie unter niedrigen Sozial- und Umweltstandards stattfindet.

06.10.2014 | Quelle: Universität Stuttgart, Institut für Photovoltaik | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH