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Neue Solarzellenkonzepte: Fraunhofer ISE mit über 20% Wirkungsgrad bei Siebdrucktechnologie
Um Kosten für Solarstrom zu senken, arbeitet das Fraunhofer ISE daran, die Effizienz von Solarzellen zu steigern. Bei Zellen aus Silizium bietet die Kombination industrieerprobter Verfahren, z. B. Siebdruck, mit neuer Zellarchitektur, z. B. Rückseitenkontaktierung, enormes Potenzial für die Wirkungsgradsteigerung.
Am Photovoltaik Technologie Evaluationscenter PV-TEC des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE werden solche neuen Konzepte seit mehreren Jahren vorangetrieben. Für rückseitenkontaktierte Silicium-Solarzellen wurden Wirkungsgrade bis zu 20,2 % erzielt. » Wir sehen, dass die Lernkurve in der Silicium-Photovoltaik weiterhin sehr steil nach oben zeigt«, so Projektleiter Dr.-Ing. Daniel Biro.
Vorderseitenabschattung minimiert - Rückseite verspiegelt
In den so genannten MWT-PERC Solarzellen wurden zwei effizienzsteigernde Ansätze vereint. MWT (Metal Wrap Through) steht für eine Verlagerung des externen Vorderseitenkontakts auf die Rückseite der Solarzelle. Dadurch nimmt der Lichteinfang auf der Vorderseite und damit die Solarzelleneffizienz zu. PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) beschreibt die optimierte Verspiegelung der Solarzellenrückseite sowie die Passivierung der Oberfläche, wodurch die Effizienz weiter steigt. Der siebgedruckte Aluminium-Rückseitenkontakt wird dabei durch lokales Laserlegieren (Laser Fired Contacts, LFC) mit dem p-dotierten Siliciummaterial verbunden. Erst vor kurzem wurden am PV TEC des Fraunhofer ISE großformatige PERC-Solarzellen (Kantenlänge 156 mm, mit Lötkontaktflächen auf der Rückseite) aus monokristallinem Czochralski-Silizium mit einem Wirkungsgrad von 19,3 % hergestellt.
Know-how an Solarzellenhersteller übertragen
Entscheidend für noch höhere Wirkungsgrade ist die verringerte Abschattung, die durch Integration des MWT-Ansatzes ermöglicht wird. Die Effizienz steigt damit für MWT PERC Solarzellen auf 19,4 %. Durch den Einsatz von hochwertigem Floatzone-Siliziummaterial konnten die Wissenschaftler den Zellwirkungsgrad abermals steigern: Mit 20,2 % wurde der bislang höchste Wirkungsgrad für großformatige Solarzellen gemessen, die mittels kostengünstigen und industriell verwendbaren Siebdruck-, Diffusions- und Oxidationsverfahren hergestellt wurden. Die Solarzellen haben die Kantenlänge des Ausgangsmaterials von 125 mm. Zur Modulverschaltung weisen die Solarzellen rückseitige Lötkontaktflächen beider Polaritäten auf. Das Know-how für die Herstellung der MWT-PERC Solarzellen wird bereits an mehrere deutsche Solarzellenhersteller übertragen.
