Rückseitensolarzelle mit Siliziumheterokontakten erreicht Rekord-Wirkungsgrad
Unabhängiges Prüflabor bestätigt dem Bauteil von HZB und ISFH einen Wert von 20,2 Prozent.
Eine neuartige Solarzelle, die „Rückkontaktierte Heteroübergang-Solarzelle“ hat einen enormen Sprung beim Wirkungsgrad geschafft: Wurden bis 2011 nur Werte von 15 bis 16 Prozent veröffentlicht, so erreichte eine Weiterentwicklung jetzt einen Wirkungsgrad von 20,2 Prozent. Sie entstand im Institut für Silizium-Photovoltaik (E-I1) des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) in Zusammenarbeit mit dem Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) im Rahmen eines vom Bundesministerium für Umwelt und den Firmen Bosch, Schott Solar, Sunways und Stiebel Eltron unterstützten Projektes. Der Rekord wurde von einem unabhängigen Kalibrierlabor am Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg im Breisgau gemessen.
Abb.: Kammförmig ineinandergreifende Metallkontakte auf der sonnenabgewandten Seite der Rückseitensolarzellen mit Siliziumheterokontakten. Zu sehen sind mehrere Testzellen auf einem Siliziumwafer. (Bild: HZB)
Die rückkontaktierte Heteroübergang-Solarzelle vereinigt zwei verschiedene Photovoltaik-Technologien und ihre Vorteile: Rückkontakte und Siliziumheterokontakte. Bei Solarzellen mit Rückkontakten liegen die Metallfinger, die den bei Sonneneinstrahlung entstehenden Strom einsammeln, auf der Rückseite der Zelle – so werden Verschattungseffekte vermieden und es können breite, widerstandsarme Kontaktfinger verwendet werden. Bei der Heterokontakttechnologie kommen zwei Halbleiter mit unterschiedlichen Bandlücken in einer Solarzelle zum Einsatz. Im diesem Fall handelt es sich um kristallines und amorphes Silizium, was an sich schon zu sehr hohen Wirkungsgraden führt. „Beide Verfahren haben den Vorteil, dass sie schon industriell genutzt werden“, sagt HZB-Institutsleiter Bernd Rech: „Die Kombination beider Konzepte schafft die Möglichkeit, sehr hohe Effizienzen um 25 Prozent zu erreichen. Damit könnte man den Preis pro erzeugtem Watt deutlich senken.“
Die ersten Veröffentlichungen zu Silizium-basierten Heterorückkontakt-Solarzellen stammen aus dem Jahr 2007 – so auch Publikationen aus dem HZB-Institut (Stangl et al.). Die bisher bekannten Wirkungsgrade lagen bis 2011 im Bereich von 15 bis 16 Prozent. Ende 2011 wurde auf der europäischen Photovoltaikkonferenz von der Entwicklungsabteilung des Solarzellenherstellers LG auch schon über einen Wirkungsgrad von ca. 22 Prozent berichtet, der allerdings bisher nicht von unabhängiger Seite bestätigt wurde. Im Frühjahr 2011 entstand eine kleinflächige Laborzelle mit einem Wirkungsgrad von 20,2 Prozent. Die vom HZB und ISFH im Rahmen des Projekts „TopShot“ entwickelte Rückkontakt-Heteroübergang-Solarzelle wurde nun vom Kalibrierlabor ISE CalLab vermessen und hat den höchsten unabhängig bestätigten Wirkungsgrad dieser Solarzellenart erreicht.
HZB / PH
