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 Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik
17.02.2018 | Max-Planck-Institut für Polymerforschung

nachricht Verborgene Talente: Mit Bleistift und Papier Wärme in Strom umwandeln
16.02.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

Von Bitcoins bis zur Genomchirurgie

19.02.2018 | Veranstaltungen

Unternehmenssteuerung und Controlling im digitalen Zeitalter

19.02.2018 | Veranstaltungen

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

Stahl ist nicht gleich Stahl: Informatiker und Materialforscher optimieren Werkstoffklassifizierung

19.02.2018 | Materialwissenschaften

Wenn Eiweiße einander die Hand geben

19.02.2018 | Materialwissenschaften

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungsnachrichten

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