Neuer Rekordwirkungsrad für kristalline Solarzellen

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Hannover: Das Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) und die Leibniz Universität Hannover haben eine kristalline Silizium-Solarzelle auf p-Typ Wafermaterial mit einem neuen Rekordwirkungsgrad hergestellt.

Gegenwärtig werden rund 90 Prozent des Photovoltaik-Weltmarkts mit p-Typ-Silizium-Material bedient. Wirkungsgrade über 25 Prozent wurden bisher jedoch nur auf n-Typ-Silizium und in Kombination mit Bordiffusionen oder Hetero-Junctions aus amorphem Silizium erreicht.

Weltrekord: 26,1 Prozent für p-Typ kristalline Si-Solarzelle
Die Wissenschaftler haben die Herstellung einer kristallinen Silizium-Solarzelle auf p-Typ Wafermaterial mit einem unabhängig bestätigten Wirkungsgrad von (26,10 ± 0,31) Prozent unter einer Sonne demonstriert. Dies ist ein Weltrekord für p-Typ-Si-Material sowie ein europäischer Rekord für kristallines Si. „Unser Ergebnis zeigt, dass weder n-Typ-Silizium noch Bordiffusionen oder amorphes Silizium ein Muss für ultrahohe Wirkungsgrade sind. Es gibt auch andere attraktive Wege zu höchsten Wirkungsgraden mit Silizium zu potenziell niedrigen Kosten!“, so Prof. Rolf Brendel, Geschäftsführer des ISFH.

Hohe Selektivität der Übergänge ermöglicht hohen Wirkungsgrad
Die neue 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 wird mit Laborverfahren durchgeführt. 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. „Dass wir die Photolithographie durch die Laser-Kontaktöffnung ersetzt haben, ist ein erster wichtiger Schritt in Richtung Industrialisierung, da sie eine Metallisierung auf Siebdruckbasis ermöglicht“, so der Arbeitsgruppenleiter Prof. Robby Peibst.