Solarzellen auf Schwarzem Silizium – Wirkungsgrad durch neue Technik verdoppelt

Forschern des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts ist es gelungen, durch den von ihnen entwickelten Femtosekunden-Laserpuls-Prozess den Wirkungsgrad von Schwarzen Silizium-Solarzellen zu verdoppeln. Mit den Schwarzen Silizium-Solarzellen ist es möglich, den Infrarot-Anteil des Sonnenlichts für die Energiegewinnung zu nutzen. Dieser Anteil des Sonnnenlichts, rund ein Drittel des Spektrums, wird von den herkömmlichen Solarzellen nicht erfasst.

Ausschlaggebend für diese Effizienzsteigerung von Siliziumsolarzellen ist unter anderem die Veränderung des Siliziums-Ausgangsmaterials. Darüber hinaus verringern sich die Herstellungsschritte für Solarzellen um die Hälfte. Die Forschungsarbeiten erfolgten im Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut, Standort Goslar, unter Leitung von Prof. Wolfgang Schade. Der bisher höchste Wirkungsgrad von 2,2 Prozent wurde von einem Team an der Harvard University (Arbeitsgruppe Prof. E. Mazur) erreicht.

Mit dem vom Fraunhofer HHI entwickelten Laser-Verfahren werden die Oberflächen von Silizium-Wafern, aus denen Solarzellen gefertigt werden, mit Hilfe von ultrakurzen Laserblitzen, den Femtosekunden-Laserpulsen, behandelt. Die Oberfläche der Zelle absorbiert durch diese Veränderung den bisher ungenutzten Infrarotanteil für die Energiegewinnung. Die mit dem Laser behandelten Flächen werden schwarz, daher spricht man auch von „Schwarzem Silizium“ und „Black Silicon Solarzellen“. Im Fraunhofer HHI wurden die Laserpulse nun in ihrer Form so verändert, dass sich doppelt so leistungsfähige Black Silicon Solarzellen wie bisher herstellen lassen.

Dieser am Fraunhofer HHI in Goslar entwickelte Prozess zeichnet sich dadurch aus, dass Vorderseitentextur und der Emitter in einem Schritt gebildet werden. Zusätzlich wird bei diesem Prozess das Silizium-Ausgangsmaterial so verändert, dass es auch im Infraroten absorbiert. Außerdem verringert sich mit diesem Prozess die Anzahl der benötigten Solarzellenherstellungsschritte auf ungefähr die Hälfte.

Die hergestellten Solarzellen zeichneten sich durch hohe Stromdichten im Bereich 38mA/cm²
„Wir sehen in dieser Technologie großes Entwicklungspotenzial, und erste Sondierungsgespräche mit der Deutschen Photovoltaik Industrie sind äußerst positiv verlaufen“, so Professor Dr. Wolfgang Schade, Leiter der Projektgruppe in Goslar. „Um noch höhere Wirkungsgrade zu erzielen werden wir in einem nächsten Schritt unser Verständnis von Schwarzem Silizium weiter ausbauen.“

Basis der Entwicklungen in Goslar ist die Femtosekunden Lasertechnologie. Der Einsatzort der Lasertechnologie ist zum einen die reine Solarzelle aus Schwarzem Silizium. Außerdem kann der Prozess für einseitige Solarzellentexturen, oder zur Oberflächenvergrößerung zur Verbesserung von mechanischen Hafteigenschaften von solarzellenspezifisch benötigten Schichten verwendet werden.

Media Contact

Dr. Gudrun Quandel Fraunhofer-Institut

Weitere Informationen:

http://www.hhi.fraunhofer.de

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik

Dieser Fachbereich umfasst die Erzeugung, Übertragung und Umformung von Energie, die Effizienz von Energieerzeugung, Energieumwandlung, Energietransport und letztlich die Energienutzung.

Der innovations-report bietet Ihnen hierzu interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Windenergie, Brennstoffzellen, Sonnenenergie, Erdwärme, Erdöl, Gas, Atomtechnik, Alternative Energie, Energieeinsparung, Fusionstechnologie, Wasserstofftechnik und Supraleittechnik.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Assistenzärzte bringen Virtual-Reality in den Hörsaal

Chirurgie des Universitätsklinikums Bonn lehrt im VR-Space. Zwei Assistenzärzte der Klinik für Chirurgie am Universitätsklinikum Bonn (UKB) haben ein Tool entwickelt, mit dem Medizinstudierende Lehrinhalte der Chirurgie nun im Virtual…

Implantation eines elektronischen Netzhaut-Chips in der Augenklinik

Bonn erstes Universitätsklinikum mit diesem Eingriff. In der Augenklinik des Universitätsklinikums Bonn (UKB) erfolgte erstmals die Implantation eines Chips unter die Netzhaut im Rahmen eines mikrochirurgischen Eingriffs. Bei Patientinnen und…

Ein Brustkrebsmedikament mit überraschend breiter Wirkung

Neue Wirkung von Abemaciclib entdeckt. Das Institut für Strukturbiologie am Universitätsklinikum Bonn (UKB) hat herausgefunden, dass ein Medikament, das zur Brustkrebsbehandlung eingesetzt wird, auch weitere Enzyme hemmt. Diese Erkenntnis könnte…

Partner & Förderer