Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Verbundprojekt »SolarWinS« lotet Wirkungsgrad-Potenzial von multikristallinen Silicium-Solarzellen aus

03.06.2011
Erste multikristalline Blöcke am Fraunhofer ISE kristallisiert

Mehr als vier von zehn Solarzellen bestehen heute aus multikristallinem Silicium. Dieses Material ist vergleichsweise preiswert, jedoch lassen sich mit gegenwärtig industriell hergestellten multikristallinen Solarzellen nur etwa 17 % der einfallenden Sonnenstrahlung in elektrische Leistung umwandeln. Weitere 40 % aller in Modulen verbauten Solarzellen werden aus monokristallinem Silicium hergestellt. Sie erreichen zwar einen höheren Wirkungsgrad von etwa 19 %, verursachen aber während der Kristallzüchtung höhere Kosten. Mit welchem dieser beiden Materialien in Zukunft kostengünstiger Energie erzeugt werden kann, ist gegenwärtig noch offen. Um die Forschung in diesen Bereichen voranzutreiben, haben sich elf Firmen und 13 Forschungsinstitute im Verbundprojekt SolarWinS (Solar-Forschungscluster zur Ermittlung des maximalen Wirkungsgradniveaus von multikristallinem Silicium) zusammengeschlossen. In den kommenden drei Jahren wird der durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) geförderte Forschungsverbund das Wirkungsgrad-Potenzial von multikristallinem Silicium im Vergleich zu monokristallinem Silicium ausloten.


Am SIMTEC des Fraunhofer ISE mittels der »Vertical Gradient Freeze«-Technik hergestellter multikristalliner Siliciumblock von etwa 13 kg. Die Seitenlänge beträgt ca. 22 cm, woraus sich eine einzelne Säule vom Format 156 x 156 mm2 sägen lässt. ©Fraunhofer ISE


Kristallisationsanlage zur Herstellung von multikristallinen Siliciumblöcken. ©Fraunhofer ISE

Hochreine Blockpräparation gestartet
Die physikalischen Grenzen für Solarzellen aus hochreinem, monokristallinem Silicium sind im Prinzip bekannt. Daher konzentrieren sich die beteiligten Forscher zunächst auf die Analyse und Optimierung des multikristallinen Materials: Bei der Herstellung von Blöcken aus multikristallinem Silicium entstehen häufig Kristalldefekte, an die sich Verunreinigungen anlagern, dadurch wird die Stromausbeute und somit der Wirkungsgrad gesenkt. Die Verunreinigungen stammen in der Regel nicht aus dem heutzutage hochreinen Silicium-Rohstoff, sondern werden während der Kristallisation kontinuierlich aus dem Ofen und dem Tiegelsystem eingetragen. In einem ersten Schritt soll daher die Kontamination während der Blockherstellung am Silicium Material Technologie und Evaluationscenter (SIMTEC) des Fraunhofer ISE in Freiburg und am Institut für Kristallzüchtung IKZ in Berlin kontrolliert und systematisch verringert werden. »Die heute benutzten Tiegel und Beschichtungen reichen für unsere Ziele nicht aus, weil sie eine vergleichsweise geringe Reinheit haben. Die Herausforderung besteht für uns darin, Silicium-Blöcke mit sehr hoher Kristallqualität in Tiegeln und Beschichtungen von hoher Reinheit und eventuell aus ganz anderen Materialien als heute üblich herzustellen«, so Dr. Stephan Riepe, Teamleiter am SIMTEC. Erste Blöcke werden hier gegenwärtig fertig gestellt.

Die Auswirkungen auf die Materialeigenschaften werden anschließend durch die weiteren Verbundpartner im Detail untersucht. Als »Nagelprobe« werden aus den Siliciumscheiben in den Reinraumlabors des Fraunhofer ISE, der Universität Konstanz und des Instituts für Solarenergieforschung Hameln Hocheffizienz-Solarzellen gefertigt, die Aufschluss über den unter optimalen Bedingungen erreichbaren Wirkungsgrad geben. Ferner verfolgen die Forscher das Ziel, grundlegende Parameter während der Kristallzüchtung zu messen. Diese sollen in rechnergestützte Modellierungen einfließen und so eine detaillierte Beschreibung der physikalischen Vorgänge während der Blockherstellung ermöglichen.

Gerüstet für die Zukunft
Sollten die Ergebnisse des Verbundprojekts zeigen, dass multikristallines Silicium im Prinzip keinen anderen Limitierungen unterliegt als sein monokristallines Pendant, sollte es mittelfristig möglich sein, multikristalline Solarzellen mit einer Leistungsausbeute herzustellen, die der von monokristallinen Zellen vergleichbar ist. Dieses Ergebnis hätte große Auswirkungen auf die PV-Industrie, wie Dr. Kai Petter, Projektleiter des Verbundpartners Q-Cells SE, erläutert: »Wir erhoffen uns durch dieses Projekt Informationen über den zukünftigen Weg der Photovoltaik. Die strategische Entscheidung, den Schwerpunkt von Entwicklung und Produktion auf mono- oder multikristallines Silicium zu legen, ist von bedeutender Wichtigkeit für Investitionen und damit die langfristige Ausrichtung und Wettbewerbsfähigkeit der beteiligten Unternehmen.«
Weitere Informationen sowie eine Liste aller beteiligten Institute und Unternehmen finden Sie auf der Projekthomepage www.solarwins.de.

Dr. Wilhelm Warta | Fraunhofer ISE
Weitere Informationen:
http://www.solarwins.de
http://www.ise.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen
27.06.2017 | Fraunhofer IFAM

nachricht Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter
23.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

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 >>>
Aktuelle Beiträge

EUROSTARS-Projekt gestartet - mHealth-Lösung: time4you Forschungs- und Entwicklungspartner bei IMPACHS

28.06.2017 | Unternehmensmeldung

Proteine entdecken, zählen, katalogisieren

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Scheinwerfer-Dimension: Volladaptive Lichtverteilung in Echtzeit

28.06.2017 | Automotive