Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

24 Prozent Siliciumsolarzelle auf n-Typ Material

27.11.2013
Europäische Spitzenforschung hebt Kostensenkungspotenzial für Photovoltaik

Trotz schwieriger Zeiten für die Industrie ist Europa technologisch nach wie vor führend in der Photovoltaik. Dies zeigt ein neues Rekordergebnis des Fraunhofer ISE für eine Siliciumsolarzelle, die mit einem neuen Material- und Rückseitenkonzept einen Wirkungsgrad von 24 Prozent erzielt. Es handelt sich um eine beidseitig kontaktierte n-Typ Solarzelle mit ganzflächigem passiviertem Rückseitenkontakt.


Simulierte Stromdichteverteilung und Stromflusslinien für eine Solarzelle mit lokalen Rückseitenkontakten (links) und mit einem ganzflächigen, passivierten TOPCon Rückseitenkontakt (rechts).

©Fraunhofer ISE

Heute werden die meisten kommerziellen Siliciumsolarzellen aus p-Typ Material herstellt. Dies bedeutet, dass die Basis der Solarzelle positiv leitend ist und die Zelle bei ihrer Prozessierung eine dünne negativ leitende Schicht erhält, den sogenannten Emitter, der die Ladungsträger sammelt. Ist die Solarzellenbasis negativ leitend spricht man von n-Typ Solarzellen.

An letzteren arbeiten die Freiburger Forscher, um dank der vorteilhaften Eigenschaften des n-Typ Materials noch höhere Wirkungsgrade für Solarzellen zu erzielen. Aufgrund der hohen Toleranz gegenüber den meisten metallischen Verunreinigungen, weist n-Typ Silicium eine deutlich höhere Materialqualität als p–Typ Silicium auf und hat somit das Potenzial für höchste Wirkungsgrade in der industriellen Produktion. Eine entscheidende Hürde um höchste Wirkungsgrade zu erreichen, stellt jedoch die rückseitige Kontaktstruktur dar.

»Uns ist es jetzt gelungen, einen einfachen und strukturierungsfreien Rückseitenkontakt zu entwickeln, mit dem wir auf einer hocheffizienten n-Typ Solarzelle einen Wirkungsgrad von 24 Prozent realisieren konnten«, freut sich Dr. Stefan Glunz, Bereichsleiter Solarzellen – Entwicklung und Charakterisierung am Fraunhofer ISE.

Das Zellkonzept

Die metallischen Kontakte auf der Solarzellenrückseite limitieren bei hocheffizienten Zellstrukturen den Wirkungsgrad. Bei der Herstellung von hocheffizienten Siliciumsolarzellen kommen daher heute Konzepte zum Einsatz, bei denen nur noch ein kleiner Teil der Rückseite kontaktiert wird. Ein Beispiel ist die sogenannte PERC-Zelle (Passivated Emitter Rear locally Contacted). Bei diesen Zellkonzepten wird die Rekombination der Ladungsträger – die zu Stromverlusten führt – durch die Verkleinerung der Metallkontaktfläche reduziert. Gleichzeitig wird jedoch der Weg für die Ladungsträger in der Basis länger, was ebenfalls in Leistungsverlusten resultiert. Schafft man es, diese Verluste zu reduzieren, erhöht sich das Wirkungsgradpotenzial der Solarzelle.

Die Wissenschaftler des Fraunhofer ISE konnten dies mit Hilfe »passivierter« Kontakte erreichen. »Wir haben einen selektiven passivierten Kontakt entwickelt, der die Majoritätsladungsträger passieren lässt, während die Minoritätsladungsträger nicht rekombinieren«, so Dr. Martin Hermle, Abteilungsleiter Hocheffiziente Siliciumsolarzellen am Fraunhofer ISE. Doktorand Frank Feldmann, der das Verfahren jüngst auf der europäischen Photovoltaikkonferenz in Paris vorgestellt hat, ergänzt: »Unsere neue Rückseitenkontaktierung heißt TOPCon, die Abkürzung steht für Tunnel Oxide Passivated Contact.

TOPCon besteht aus einem ultradünnen Tunneloxid und einer dünnen Siliciumschicht. Die Oberfläche wird hervorragend passiviert und gleichzeitig stellt der Kontakt einen geringen Widerstand für den Ladungsträgertransport dar.« Die TOPCon Struktur erlaubt es nun, die Rückseite ganzflächig zu kontaktieren und dabei gleichzeitig die Oberfläche sehr gut zu passivieren sowie den Widerstandsverlust in der Basis auf ein Minimum zu reduzieren.

Die Forschungsarbeiten für die Entwicklung des TOPCon Kontakts werden durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) unterstützt.

Karin Schneider | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.ise.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Wärme in Strom: Thermoelektrische Generatoren aus Nanoschichten
16.03.2017 | Universität Duisburg-Essen

nachricht Flüssiger Treibstoff für künftige Computer
15.03.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise