Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) stellt neue industrienahe Hocheffizienzzelle vor

Die von Dr. Verena Mertens, einer Mitarbeiterin des ISFH, auf der Konferenz vorgestellten Ergebnisse sind viel versprechend. „Wir erreichen im Labor derzeit Wirkungsgrade von 21,8% auf handelsüblichem n-Typ Czochralski (Cz) Silicium, obwohl wir nur industrienahe Prozessschritte einsetzen, wie z.B. das lokale Öffnen dielektrischer Passivierschichten mittels Inkjet-Technik.“

Es handelt sich bei der neuen sogenannten „Buried-Emitter“-Zelle um eine Solarzelle, die ihre Metallkontakte ausschließlich auf der Rückseite trägt. Das fehlende Metallgitter auf der Zellvorderseite hat deutlich verminderte Abschattungsverluste zur Folge.

Rückkontaktsolarzellen werden bereits seit geraumer Zeit erfolgreich am ISFH entwickelt. Die Besonderheit des neuen Zelltypus ist der „vergrabene Emitter“ (engl. „buried emitter“). „Der Vorteil der Buried-Emitter- Hocheffizienz-Solarzelle mit „vergrabenem“ Emitter („buried emitter“).

„Der Vorteil der Buried-Emitter-Zelle ist, dass wir nahezu 100% der Rückseite mit dem Emitter bedecken und daher eine ausgezeichnete Sammlung des Photostroms erreichen“, erläutert Gruppenleiter Dr. Nils-Peter Harder vom ISFH. „Mit unserer Buried-Emitter-Zelle erzielen wir um 15% höhere Photoströme als die heutigen Industriezellen aus einkristallinem Silicium sie liefern. Durch ein neuartiges Passivierverfahren erhöht sich außerdem die Leerlaufspannung gegenüber Standardzellen erheblich.“

Da die neuartige Solarzelle n-Typ Silicium als Basismaterial verwendet, muss der rückseitige Emitter vom p- Typ sein. Dies wird erreicht durch das Eindiffundieren von Bor. In der Vergangenheit hat sich die Oberflächenpassivierung von Bor-dotierten Emittern als schwierig erwiesen. Auf der anderen Seite ist die Passivierung von Phosphor-dotierten n-Typ Emittern mit Siliciumdioxid ein Standardprozess. Darauf baut die am ISFH entwickelte Idee auf, einen dünnen Phosphor-dotierten n-Typ Bereich an der Oberfläche des Bor-dotierten p-Typ Emitters einzudiffundieren und damit die Oberfläche elektronisch zu invertieren. Die so entstandene n-Typ Oberfläche kann mit etablierten Methoden wie der thermischen Oxidation sehr gut passiviert werden. Dies belegen die am ISFH erreichten Leerlaufspannungen solcher Solarzellen von nahezu 660 mV.

„Die auf der Photovoltaikkonferenz vorgestellte Neuentwicklung hat das Interesse der Photovoltaikindustrie geweckt“, freut sich Dr. Harder vom ISFH.