Monokristalline Siliziumsolarzelle mit Polo-Kontakten für beide Polaritäten auf der Solarzellenrückseite.

Bild: ISFH

26,1 Prozent Rekordwirkungsgrad Kristalline Silizium-Solarzelle stellt Weltrekord auf

25.02.2018

Vom Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) und die Leibniz Universität Hannover wurde eine kristalline Silizium-Solarzelle mit einem unabhängig bestätigten Wirkungsgrad von 26,10 +/- 0,31 Prozent, unter einer Sonne entwickelt. Das ist ein Weltrekord für das p-Typ-Si-Material, welches derzeit circa 90 Prozent des Photovoltaik-Weltmarkts abdeckt.

Die von dem ISFH und der Leibniz Universität Hannover entwickelte Rekordzelle verwendet einen passivierenden elektronenselektiven n+-Typ Polysilizium auf Oxid Polo-Übergang und einen löcherselektiven p+-Typ Polo-Übergang. Durch die hohe Selektivität dieser Übergänge, werden solche Wirkungsgrade ermöglicht. Zur Kontaktöffnung wurde Laserablation eingesetzt.

Neue Rekorde aufgestellt

Das ISFH und die Leibniz Universität Hannover 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. Das ist ein Weltrekord für das p-Typ-Si-Material und ein europäischer Rekord für kristallines Si.

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

Intrinsische Poly-Si-Region sorgt für Trennung

Die Rekordzelle hingegen verwendet einen passivierenden elektronenselektiven n+-Typ Polysilizium auf Oxid Polo-Übergang am Minuskontakt der Zelle und einen löcherselektiven p+-Typ Polo-Übergang am Pluskontakt. Die hohe Selektivität dieser Übergänge, ermöglicht derartig hohe Wirkungsgrade. Die zwei verschiedenen Übergänge werden in einem ineinandergreifenden Muster an der Rückseite angebracht. Dadurch wird die parasitäre Absorption im Poly-Si minimiert und eine Abschattung durch vorderseitige Metallisierung vermieden. Der n+-Typ und p+-Typ Poly-Si, sind durch eine intrinsische Poly-Si-Region voneinander getrennt.

Integration in aktuelle Mainstream-Technologie

Die Strukturierung der dotierten Regionen erfolgt durch Laborverfahren. Die Öffnung des dielektrischen Rückseitenreflektors erfolgt allerdings bereits durch eine industriell realisierbare, lokale Laserablation. Ziel ist die Integration der Polo-Übergänge in die aktuelle Mainstream-Technologie, mit einem deutlichen Effizienzvorteil.

Der Projektpartner Centrotherm, hat dafür die Poly-Si-Schicht in einem LPCVD-Reaktor abgeschieden. Finanziell unterstützt wurde die Forschung am ISFH vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, sowie dem Land Niedersachsen

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