Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Industrielle Dünnschicht-Solarmodule werden effizienter

17.02.2011
Forschungsprojekt LIMA ermöglicht erstmals Silizium-Dünnschichtsolarmodule mit einem Wirkungsgrad von über zehn Prozent

Eine nachhaltige Stromversorgung braucht leistungsfähige und kostengünstige Solarmodule. Partner aus Industrie und Wissenschaft haben nun den Weg dahin geebnet, indem sie speziell das Lichtmanagement in Silizium-Dünnschichtsolarzellen verbesserten.

Dadurch wurden Solarmodule mit einem Wirkungsgrad von zehn Prozent bei einer Fläche von über einem Quadratmeter möglich. Gefördert wurde das Projekt LIMA, Lichtmanagement für industriell gefertigte Silizium-Dünnschicht-Solarmodule, mit 4,4 Millionen Euro vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit.

„Rund ein Drittel der Modulleistung kann auf das Lichtmanagement, also die verbesserte Ausnutzung des einfallenden Lichtes, zurückgeführt werden“, erklärt Dr. Jürgen Hüpkes vom Forschungszentrum Jülich, der das Projekt LIMA koordiniert hat. Neben der Siliziumschicht, in der das einfallende Licht in elektrische Energie umgewandelt wird, sind vor allem die elektrischen Kontaktschichten oder Elektroden wichtig für die Funktion einer Solarzelle. Sie führen einerseits den Strom ab und beeinflussen andererseits den Lichtlaufweg im Silizium. Je länger der Weg, desto mehr Energie wird in der Solarzelle umgewandelt.

Der elektrische Frontkontakt liegt flächendeckend auf der Vorderseite des Siliziums und soll möglichst transparent sein, um viel Licht einzulassen. Er besteht aus einem Metalloxid wie etwa Zinkoxid, das die passenden elektrischen und optischen Eigenschaften besitzt. Auf der Rückseite wird das Silizium durch eine zweite Elektrodenschicht und eine vollreflektierende Metallschicht aus Silber abgeschlossen.

Um den Lichtlaufweg in der Zelle möglichst zu verlängern, wird der Übergang zwischen den verschiedenen Schichten aufgeraut und dadurch lichtstreuend gemacht. „Statt auf dem kürzesten Weg, laufen die Lichtstrahlen nun mehr als 16-mal länger durch das Silizium“, erläutert Hüpkes. Zum Aufrauen nutzt man einen oder mehrere Ätzschritte mit Fluss- oder Salzsäure, die auf dem Oxidmaterial eine wohldefinierte Krateroberfläche hinterlassen und dadurch dem Kontakt die gewünschten Lichtstreu-Eigenschaften geben.

Im Projekt LIMA wurden die Verfahren zur Produktion der Elektroden sowie deren Aufrauung entscheidend optimiert. Es ist nun möglich, die weniger als ein tausendstel Millimeter dünnen Schichten auf mehr als fünf Quadratmeter Fläche mit den benötigten Eigenschaften kostengünstig herzustellen. Die ersten von der Industrie mit dem entwickelten Verfahren hergestellten Solarmodule weisen dabei einen Wirkungsgrad von 10,6 Prozent auf, was ein Rekord für Solarzellen auf Basis dieser Dünnschichttechnologie ist.

Dünnschichtsolarzellen basieren auf einer zentralen Schicht, die statt aus einem kristallinen Siliziumwafer mit der Dicke von etwa 0,2 Millimetern aus amorphem und mikrokristallinem Silizium von rund zwei Mikrometern Dicke besteht, also etwa 100 Mal weniger Material enthalten als ein Siliziumwafer. Dadurch werden in der Herstellung sowohl Material als auch Prozess- und Energiekosten gespart. Diese Ersparnis gleicht den etwas geringeren Wirkungsgrad der Dünnschichttechnik im Vergleich zur Wafertechnik bei Weitem aus. In kommenden Projekten sollen die im Labormaßstab bereits erzielten Wirkungsgrade von zwölf Prozent auch auf großformatige Industriemodule übertragen werden.

Weitere entscheidende Vorteile der Dünnschichttechnologie sind, dass von einigen Produzenten auch flexible Trägermaterialen aus Plastik oder Metallfolien verwendet werden und dass sie mit wenigen Arbeitsschritten großformatige Module erzeugt. „Diese Flexibilität erweitert die Einsetzbarkeit. Dünnschichtsolarmodule geben Architekten und Planern neue Gestaltungsmöglichkeiten“, unterstreicht Hüpkes.

Neben dem federführenden Forschungszentrum Jülich waren die Partner im Projekt LIMA die Firmen Applied Materials, Sentech Instruments, Sunfilm, Schott Solar Thin Film, Saint-Gobain Sekurit, Malibu Solar, das Helmholtz-Zentrum Berlin, das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik und die RWTH Aachen. Gefördert wurde das dreieinhalbjährige Projekt vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit mit 4,4 Millionen Euro.

Mehr Informationen zur Jülicher Photovoltaik:
http://www.fz-juelich.de/iek/iek-5/
Ansprechpartner:
Dr. Jürgen Hüpkes
Tel.: 02461 61 25 94
j.huepkes@fz-juelich.de
Pressekontakt:
Kosta Schinarakis
Tel.: 02461 61 4771
k.schinarakis@fz-juelich.de
Das Forschungszentrum Jülich…
… betreibt interdisziplinäre Spitzenforschung, stellt sich drängenden Fragen der Gegenwart und entwickelt gleichzeitig Schlüsseltechnologien für morgen. Hierbei konzentriert sich die Forschung auf die Bereiche Gesundheit, Energie und Umwelt sowie Informationstechnologie. Einzigartige Expertise und Infrastruktur in der Physik, den Materialwissenschaften, der Nanotechnologie und im Supercomputing prägen die Zusammenarbeit der Forscherinnen und Forscher. Mit rund 4 600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern gehört Jülich, Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, zu den großen Forschungszentren Europas.

Kosta Schinarakis | FZ Jülich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de
http://www.fz-juelich.de/iek/iek-5/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Seilzugsensor MH60 – erfolgreicher Einsatz in rauer Umgebung
20.04.2018 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

nachricht Treiber für Digitalisierung von Industrieanlagen: ABB, HPE und Rittal stellen Secure Edge Data Center vor
20.04.2018 | Rittal 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: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics