Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Weltrekord bei laserprozessierten Solarzellen - Stuttgarter Forscher erreichen 19 Prozent Wirkungsgrad

19.05.2009
Das Institut für Physikalische Elektronik (IPE) der Universität Stuttgart arbeitet seit vielen Jahren erfolgreich an der Entwicklung von neuen Prinzipien und Herstellprozessen für Solarzellen.

Jetzt ist den Doktoranden Sebastian Eisele, Tobias Röder zusammen mit Dr. Jürgen Köhler am IPE von Prof. Jürgen H. Werner ein neuer Coup gelungen: Die Gruppe hat mit dem Laser eine Solarzelle aus kristallinem Silizium hergestellt, die einen Wirkungsgrad von 19 Prozent hat.

Bisherige "laserdotierte" Solarzellen hatten nur einen Wirkungsgrad von 16 Prozent. Der industrietaugliche Prozess eignet sich besonders für noch dünnere Solarzellen.

Bei der Herstellung von Solarzellen ist es in der Industrie bisher üblich, Siliziumscheiben bei hohen Temperaturen in einem so genannten "Diffusionsofen" mit dem für die Funktionsweise der Solarzelle entscheidenden "pn-Übergang", einem Materialübergang in Halbleiterkristallen, zu versehen. Die Stuttgarter Wissenschaftler dagegen erreichen diesen Übergang mit einem gepulsten Laser. Hierzu wird auf die Oberfläche einer Siliziumscheibe, die den elektrischen Strom durch Defektelektronen leitet (p-Typ) leitet, zunächst eine hauchdünne Phosphorschicht aufgebracht. Anschließend heizt ein circa eine Milliardstel Sekunde kurzer Laserpuls die Siliziumschicht in einer Tiefe von weniger als einem Millionstel Meter auf etwa 2000 Grad Celsius auf.

Der Phosphor an der Oberfläche mischt sich mit dem bei dieser Temperatur flüssigen Silizium und wird dann in Sekundenbruchteilen in das kristallisierende Silizium eingebaut. So konvertiert der Phosphor an der Siliziumoberfläche das ursprüngliche p-Typ Silizium in den n-Typ (normale Elektronen) und bildet den pn-Übergang.

Für die Qualität der Solarzelle ist es entscheidend, dass der Laser nur auf einen etwa fünf Tausendstel Millimeter breiten (aber einige Zentimeter langen) Streifen fokussiert ist; nur so gelingt die Herstellung des "pn-Übergangs" in dem patentierten Verfahren völlig defektfrei. Der entscheidende Herstellprozess der Solarzelle dauert an jeder Stelle nur etwa 100 Milliardstel Sekunden. Der Laser wird deshalb Schuss für Schuss im zeitlichen Abstand von weniger als einer zehntausendstel Sekunde über die Oberfläche der Siliziumscheibe gerastert. So ist es möglich, auch große Solarzellenflächen in sehr kurzer Zeit zu bearbeiten. In Zusammenarbeit mit verschiedenen Solarfirmen arbeitet das IPE jetzt an der Industrialisierung des Prozesses, der die Herstellkosten von Solarzellen weiter senken wird.

Der weltweite Photovoltaikmarkt ist inzwischen auf etwa 50 Milliarden Euro Umsatz pro Jahr angewachsen. Über 90 Prozent der verkauften Solarmodule bestehen aus nur rund 180 Mikrometer dünnen Scheiben aus kristallinem Silizium. Durch ständige Steigerungen der Produktionsmengen, der Wirkungsgrade, immer noch dünnere Zellen und durch die Entwicklung neuer, kostengünstiger Produktionsprozesse sinken die Herstellkosten der Zellen und Module ständig. Ziel der weltweiten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten ist es, bis etwa im Jahr 2015 die Produktionskosten von Solaranlagen so weit zu senken, dass Photovoltaikstrom nur noch etwa 20 Cent/Kilowattstunde kostet. Dann wäre dieser zum gleichen Preis zu haben wie der "Strom aus der Steckdose".

Weitere Informationen bei Prof. Jürgen Werner, Institut für Physikalische Elektronik, Tel. 0711/685-67140, e-mail: Juergen.Werner@ipe.uni-stuttgart.de

Ursula Zitzler | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-stuttgart.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Ein leistungsfähiges Lasersystem für anspruchsvolle Experimente in der Attosekunden-Forschung
19.07.2017 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Solarenergie unterstützt Industrieprozesse
17.07.2017 | FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur 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: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten