Photovoltaik-Weltrekord zurück am Fraunhofer ISE; Multikristalline Siliziumsolarzelle mit 21,9 Prozent Wirkungsgrad

Die multikristalline Solarzelle aus n-Typ HPM Siliziummaterial hat eine Fläche von 2 cm x 2 cm. Mit ihr hält das Fraunhofer ISE erneut den Photovoltaik-Weltrekord, den es bereits von 2004 bis 2015 innehatte
Die multikristalline Solarzelle aus n-Typ HPM Siliziummaterial hat eine Fläche von 2 cm x 2 cm. Mit ihr hält das Fraunhofer ISE erneut den Photovoltaik-Weltrekord, den es bereits von 2004 bis 2015 innehatte

Forscher am Fraunhofer Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE haben einen Wirkungsgrad von 21,9 Prozent mit einer multikristalline Siliziumsolarzelle erreicht und damit den Weltrekord wieder nach Freiburg geholt.

Damit hält das Fraunhofer ISE erneut den Weltrekord, den es bereits von 2004 bis 2015 innehatte.

Die Solarzelle besteht aus n-Typ High Performance (HP) multikristallinem Silizium, das eine im Vergleich zu p-Typ höhere Toleranz gegenüber wichtigen Verunreinigungen, insbesondere Eisen, hat.

In der industriellen Fertigung wird heute multikristallines p-Typ Siliziummaterial eingesetzt und die durchschnittlichen Wirkungsgrade liegen bei 19 Prozent.

Der vom Fraunhofer ISE eingeschlagene neue Material- und Technologieansatz hat das Potenzial den Wirkungsgrad für multikristallines Silicium in naher Zukunft auch noch weiter zu verbessern.

 

Vom Material bis zur Zelltechnologie

 

„Wir freuen uns sehr über dieses herausragende Ergebnis, das ganz wesentlich darauf beruht, dass wir die gesamte Wertschöpfungskette der Silizium-Photovoltaik am Fraunhofer ISE bearbeiten“, sagt Institutsleiter Dr. Andreas Bett.

„Aus der gesamten Palette von der Kristallisation des Siliziums bis hin zur Qualitätssicherung von PV-Kraftwerken waren bei der aktuellen Weltrekordsolarzelle die Stufen Materialentwicklung, Charakterisierung und Zelltechnologie beteiligt.“

 

Weltrekordwirkungsgrad ist Teamwork

 

Die Forschergruppen am Fraunhofer ISE standen im intensiven Austausch, um das Material und den Zellprozess in Abstimmung zu optimieren. Dr. Stephan Riepe, Leiter der Gruppe Silicium - Kristallisation und Epitaxie, erläutert dies so: „In unserem Silicon Material Technology Center SIMTEC war das Ziel, den Kristallisationsprozess für diese Materialklasse so zu entwickeln, dass das Material im Hinblick auf den vorgesehenen Solarzellenprozess optimiert ist. Dies geschah im steten Austausch mit den Kollegen, bis wir gemeinsam das Ziel Weltrekordwirkungsgrad erreicht hatten.“

Das Projekt „multiTOP“, in dessen Rahmen das Rekordergebnis erzielt wurde, läuft noch bis März nächsten Jahres. Geleitet wird es von Dr. Jan Benick, der am Fraunhofer ISE das Team Innovative Reinraumtechnologien für hocheffiziente Siliziumsolarzellen verantwortet.

„Unser Ziel ist es, für die multikristallinen n-Typ Wafer eine weiterführende Zelltechnologie zu entwickeln, die das Potenzial dieses Materials aufzeigt. Die Frage ist, wie weit sich die Effizienzlücke zu monokristallinem Material schließen lässt“, sagt Benick.

 

Einen entscheidenden Link zwischen Material- und Zelltechnologieforschern stellen die Kollegen von der Solarzellencharakterisierung dar. Dr. Martin Schubert, Abteilungsleiter Charakterisierung und Simulation, nimmt dabei quasi die Rolle des Navigators ein: „Mit unseren Charakterisierungsarbeiten konnten wir den Kollegen auf der Materialseite helfen, dieses in seiner Qualität zu verbessern und an den Prozess anzupassen und auf der anderen Seite den Solarzellenentwicklern Hinweise geben, wo die wesentlichen Verluste in der aktuellen Zelltechnologie liegen.“

 

20.02.2017 | Quelle: Fraunhofer ISE | solarserver.de © Heindl Server GmbH

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