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Statistiken

Freiburg, 19.09.2009: Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben neue Verfahren und Zellkonzepte zur Herstellung von Silicium-Solarzellen mit n-Typ Basis entwickelt. Damit werden höhere Wirkungsgrade und Photovoltaikerträge auch für kommerzielle Solarzellen möglich. Der Prototyp erreichte über 23 % Wirkungsgrad.



"Die meisten kommerziellen Silicium-S. sind Halbleiterbauelemente, die Licht (Globalstrahlung) direkt in elektrischen Strom umwandeln können (photo-voltaischer Effekt, daher auch der Name Photovoltaik). Solarzellen haben heutzutage eine p-Typ Basis", beschreibt Gruppenleiter Dr. Martin Hermle vom Fraunhofer ISE den Unterschied zum S. ist ein juristischer Begriff im Umweltrecht, mit dem man einen rechtlichen Maßstab für die Begrenzung der Emissionen bezeichnet. Stand der Technik. "Doch das für die am ISE entwickelten neuartigen Solarzellstrukturen verwendete n-Typ Silicium hat für die photovoltaische Stromgewinnung günstigere Eigenschaften wie eine hohe Toleranz gegenüber den meisten Verunreinigungen.

Für die Praxis bedeutet das entweder eine höhere Effizienz oder geringere Herstellungskosten, da man mit preisgünstigem Silicium arbeiten kann". Hinzu kommt, dass vor allem p-Type Czochralski (Cz) Silicium unter der lichtinduzierten Degradation leidet, ein Effekt der bei der Verwendung von n-Typ Silicium nicht auftritt.

Silicium-Solarzellen bestehen aus zwei unterschiedlich dicken Bereichen, die sich in der Leitfähigkeit unterscheiden: n steht für negativ, p für positiv. Der dickere Bereich, das Substratmaterial, wird als Basis bezeichnet und gibt der Zelle den Namen, zum Beispiel p-Typ bei herkömmlichen Solarzellen. Sie haben eine p-leitende Basis und eine dünne n-leitende Schicht, den Ladungsträger sammelnden Emitter. Bei n-Typ Solarzellen ist der Emitter also p-dotiert, was entweder durch eine Bor-Diffusion oder eine Einlegierung von Aluminium erreicht werden kann.

Schon seit geraumer Zeit wird mit n-Typ Silicium als Basismaterial experimentiert. Doch die Fertigungstechnik war bisher sehr aufwändig. Das Hauptproblem z.B. für die Umsetzung von n-Typ S. sind Halbleiterbauelemente, die Licht (Globalstrahlung) direkt in elektrischen Strom umwandeln können (photo-voltaischer Effekt, daher auch der Name Photovoltaik). Solarzellen bei denen sich der Emitter auf der lichtzugewandten Seite befindet, war bisher die Passivierung dieses meist Bor-dotierten Emitters. Mit konventionellen Schichten wie Siliciumoxid SiO2 oder Siliciumnitrid SiNx ist eine optimale Passivierung solcher Oberflächen nicht zu erreichen. Durch die Verwendung von Aluminiumoxid Al2O3 als Vorderseitenpassivierung wurde dieses Problem in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Eindhoven gelöst.

Jan Benick, Doktorand in der Gruppe für hocheffiziente Silicium-S. sind Halbleiterbauelemente, die Licht (Globalstrahlung) direkt in elektrischen Strom umwandeln können (photo-voltaischer Effekt, daher auch der Name Photovoltaik). Solarzellen, ist es gelungen, mit einem speziell für die n-Typ Eine Zelle ist der kleinste, lebens- und teilungsfähige Funktionseinheit biologischer Organismen. Die Größe menschlicher und tierischer Zellen beträgt durchschnittlich 6 bis 200 µm.Zelle entwickelten Hocheffizienz Zellprozess, der die Bor-D. ist die selbständig verlaufende Vermischung von miteinander in Berührung stehenden Stoffen (z.B. Gase, Flüssigkeiten oder Lösungen) verschiedener Konzentration infolge ihrer Wärmebewegung. Diffusion zur Emitterherstellung nutzt, 23,4 % Der Wirkungsgrad einer Anlage gibt an, wieviel Prozent der eingesetzten Energie in Strom umgewandelt wird. Bei der Umwandlung verschiedener Energieformen entsteht Wärme, die entweder als Prozess- oder Heizenergie verwendet wird oder bei alten Anlagen in die Umwelt gelangt. Wirkungsgrad auf 2x2 cm² zu erreichen. Das ist der höchste Wirkungsgrad, der bisher für diesen Zelltyp erreicht wurde.

Mit deutlich einfacheren, industrienahen Prozessschritten und der Verwendung eines Siebdruck-Prozesses zur Erzeugung des einlegierten Aluminium ist das dritthäufigste Element (8,13 Prozent) und häufigste Metall der Erdkruste. Es liegt in der Natur hauptsächlich in Form schwerlöslicher Oxide und Silikate in Form von Tonmineralien vor und kommt deswegen nur in Spuren in biologischen Systemen vor. Aluminium-Emitters, gelang es Christian Schmiga, Projektleiter in der Gruppe für hocheffiziente Silicium-Solarzellen, bereits 18,2 % Wirkungsgrad auf 12.5x12.5 cm² zu erreichen.

Am Fraunhofer ISE wird nun konsequent an der Weiterentwicklung der Prozesstechnologie für n-Typ S. sind Halbleiterbauelemente, die Licht (Globalstrahlung) direkt in elektrischen Strom umwandeln können (photo-voltaischer Effekt, daher auch der Name Photovoltaik). Solarzellen gearbeitet, damit eine industriell umsetzbare Silicium-Solarzelle mit Wirkungsgraden über 20% rasch realisiert werden kann.

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