Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fraunhofer ISE erzielt neuen Weltrekord für beidseitig kontaktierte Siliciumsolarzellen

15.09.2015

TOPCon-Technologie ermöglicht 25,1 Prozent Wirkungsgrad

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat einen neuen Rekordwert für die Effizienz von Siliciumsolarzellen aufgestellt. Für eine beidseitig kontaktierte Siliciumsolarzelle wurde erstmals ein Wirkungsgrad von 25,1% gemessen.


Transmissionselektronenmikroskop (TEM)-Aufnahme der vom Fraunhofer ISE entwickelten TOPCon-Struktur für beidseitig kontaktierte Siliciumsolarzellen.

© Fraunhofer ISE


Fraunhofer ISE erzielt neuen Weltrekord für beidseitig kontaktierte Siliciumsolarzellen: TOPCon-Technologie ermöglicht 25,1 Prozent Wirkungsgrad.

© Fraunhofer ISE

Versehen mit einem einfachen strukturierungsfreien Rückseitenkontakt wandelt dieser Solarzellentyp mehr als ein Viertel des einfallenden Sonnenlichts in Strom um. Das neue Rückseitenkonzept bietet großes Potenzial für weitere Effizienzsteigerungen.

Das Rekordergebnis des Fraunhofer ISE ist der höchste jemals erreichte Wirkungsgrad für Siliciumsolarzellen, bei denen die Metallkontakte auf Vorder- und Rückseite aufgebracht sind. Die Besonderheit der Siliciumsolarzelle mit einem Wirkungsgrad von 25,1% ist ein neues Rückseitenkonzept in Form eines ganzflächigen passivierten Kontakts.

»Bisher wurden zur Steigerung des Wirkungsgrads von Solarzellen immer komplexere Solarzellenstrukturen verwendet«, so Dr. Martin Hermle, Abteilungsleiter »Hocheffiziente Siliciumsolarzellen« am Fraunhofer ISE. »Der große Vorteil an unserem Konzept ist, dass wir durch die Entwicklung einer neuartigen Rückseitenstruktur den Kontakt auf der Solarzellenrückseite ganzflächig und strukturierungsfrei aufbringen können, d. h. im Vergleich mit den momentan verwendeten hocheffizienten Solarzellenstrukturen vereinfachen wir den Herstellungsprozess und erhöhen dennoch die Effizienz der Solarzellen«, erläutert Hermle.

Bei der vom Fraunhofer ISE entwickelten so genannten TOPCon-Technologie (Tunnel Oxide Passivated Contact) wird der Rückseitenkontakt strukturierungsfrei auf der Solarzellenrückseite aufgebracht. Hierfür haben die Freiburger Forscher einen selektiven passivierten Kontakt entwickelt, der die Majoritätsladungsträger passieren lässt, während die Minoritätsladungsträger nicht rekombinieren.

Die ganzflächige Passivierungsschicht der Solarzelle wurde auf eine Dicke von ein bis zwei Nanometer reduziert, so dass die Ladungsträger durch diese hindurch tunneln können. Zusätzlich wird auf das ultradünne Tunneloxid eine dünne Schicht aus hochdotiertem Silicium flächendeckend abgeschieden. Diese Kombination erlaubt, dass der Strom verlustfrei aus der Solarzelle abfließen kann, die Rekombination aber gleichzeitig verhindert wird.

Die in der Industrie aktuell noch dominierende Solarzelle hat als Rückseitenkontakt einen ganzflächigen einlegierten Aluminiumkontakt, der jedoch den Wirkungsgrad dieser Solarzelle limitiert. Zur Steigerung des Wirkungsgrads wird daher derzeit die PERC-Solarzelle (Passivated Emitter Rear Cell) von vielen Firmen in die Produktion überführt.

Bei der PERC-Solarzelle wird nur ein kleiner Teil der Rückseite kontaktiert, um die Rekombination der Ladungsträger zu minimieren. Dieses Vorgehen erfordert jedoch zusätzliche Strukturierungsschritte und führt dazu, dass der Strom über längere Wege aus der Solarzelle abgeleitet werden muss. TOPCon ist ein möglicher Ansatz, um diese Leistungsverluste zu reduzieren.

»Mit der TOPCon-Technologie haben wir ein zukunfts­weisendes Konzept entwickelt, um die Effizienz von Siliciumsolarzellen zu steigern«, so Prof. Stefan Glunz, Bereichsleiter »Solarzellen – Entwicklung und Charakterisierung«. »Mit dem Wirkungsgrad von 25,1 % können wir als erstes Forschungsinstitut mit einer evolutionären Weiterentwicklung der beidseitig kontaktierten Solarzellen die 25 %-Marke überschreiten und zum Weltrekord für rückseitenkontaktierte Siliciumsolarzellen aufschließen«, ergänzt Glunz. Das Team um Dr. Martin Hermle arbeitet seit rund drei Jahren am TOPCon-Konzept.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben den Wirkungsgrad der Technologie kontinuierlich erhöht und mit dem jüngsten Ergebnis erstmals die 25 %-Marke übertroffen. Die Forschungsarbeiten wurden im Rahmen des Projekts »FORTES« vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) und dem U.S. Department of Energy gefördert.

EU PVSEC: Besuchen Sie unseren Vortrag zum Thema!

Am Dienstag, den 15. September 2015, hält Prof. Stefan Glunz, Bereichsleiter »Solarzellen – Entwicklung und Charakterisierung« auf der Europäischen Photovoltaikkonferenz (EU PVSEC) in Hamburg einen Plenarvortrag zur TOPCon-Technologie mit dem Titel »The Irresistible Charm of a Simple Current Flow Pattern – Approaching 25 % with a Solar Cell Featuring a Full-Area Back Contact« (Plenary Session 2BP.1, 10:30–12:10 Uhr).

Weitere Informationen:

http://www.ise.fraunhofer.de

Karin Schneider | Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Fraunhofer-Forscher entwickeln Hochdrucksensoren für Extremtemperaturen
28.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM

nachricht Mit unkonfektionierten Kabeln durch die Schaltschrankwand
26.06.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

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: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Latest News

Supersensitive through quantum entanglement

28.06.2017 | Physics and Astronomy

X-ray photoelectron spectroscopy under real ambient pressure conditions

28.06.2017 | Physics and Astronomy

Mice provide insight into genetics of autism spectrum disorders

28.06.2017 | Health and Medicine