Höhere Wirkungsgrade und optimierte Prozessschritte sind entscheidend, um den Preis für Solarstrom weiter zu senken. An beiden Stellschrauben arbeitet das Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme. Beim Wirkungsgrad verzeichnen dessen Forscher jetzt einen neuen Weltrekord: Eine multikristalline Siliziumsolarzelle wandelt 21,9 Prozent des Sonnenlichts in elektrische Energie um. Damit hält das Fraunhofer-ISE erneut den Weltrekord für multikristalline Siliziumsolarzellen, den es bereits von 2004 bis 2015 innehatte.
Abb.: Die multikristalline Weltrekordsolarzelle aus n-Typ HPM Siliziummaterial hat eine Fläche von 2 cm x 2 cm. (Bild: Fh.-ISE)
Die Solarzelle besteht aus n-Typ High Performance multikristallinem Silizium, das eine im Vergleich zum p-Typ höhere Toleranz gegenüber wichtigen Verunreinigungen, insbesondere Eisen, hat. In der industriellen Fertigung wird heute multikristallines p-Typ Siliziummaterial eingesetzt und die durchschnittlichen Wirkungsgrade liegen bei 19 Prozent. Der vom Fraunhofer-ISE eingeschlagene neue Material- und Technologieansatz hat das Potenzial, den Wirkungsgrad für multikristallines Silizium in naher Zukunft auch noch weiter zu verbessern.
„Unser Ziel ist es, für die multikristallinen n-Typ Wafer eine weiterführende Zelltechnologie zu entwickeln, die das Potenzial dieses Materials aufzeigt“, erläutert Jan Benick, der am Fraunhofer-ISE das Team „Innovative Reinraumtechnologien für hocheffiziente Siliziumsolarzellen“ leitet. „Die Frage ist, wie weit sich die Effizienzlücke zu monokristallinem Material schließen lässt.“
Für die Rückseitenkontaktierung kam die am Institut entwickelte TOPCon-Technologie zum Einsatz, mit der im vergangenen Jahr der Weltrekord für beidseitig kontaktierte monokristalline Siliziumsolarzellen auf 25,3 Prozent verbessert werden konnte. Bei TOPCon handelt es sich um einen passivierenden Rückseitenkontakt, der auf der Solarzellenrückseite ganzflächig und strukturierungsfrei aufgebracht wird. Das vereinfacht den Herstellungsprozess bei gleichzeitiger Erhöhung der Effizienz der Solarzelle. Der neue Weltrekord zeigt, dass die TOPCon-Technologie sowohl für mono- als auch für multikristallines Silizium geeignet ist und somit das Potenzial hat, den gesamten Siliziummarkt zu bedienen. Über 35 Jahre Forschung und Entwicklung an der gesamten Wertschöpfungskette der Photovoltaik machen das Fraunhofer-ISE zu einer der international führenden Forschungseinrichtungen für Solarzellen.
Fh.-ISE / RK
