Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Die physikalische Wirkungsgradgrenze von Siliciumsolarzellen beträgt 29 %. Ziel unserer Forschung ist es, dieser physikalischen Grenze technologisch so nahe wie möglich zu kommen. Auf diesem Weg werden unterschiedlichste Konzepte untersucht, um die Verlustmechanismen so weit wie möglich zu minimieren. Wichtige Punkte hierbei sind zum einen die Reduzierung der Oberflächenrekombination an Silicium, die Verminderung der Rekombinationsverluste an den metallischen Kontakten und die Maximierung des Lichteinfangs in Silicium (z. B. durch Verwendung von diffraktiven Strukturen auf der Solarzellenrückseite).
Ziel der Arbeiten ist jedoch nicht nur die Realisierung höchster Effizienzen, sondern die Entwicklung zukünftiger Technologien. Neben den klassischen Technologien wie Diffusion und Oxidation werden auch neuere Technologien untersucht. Beispiele hierfür sind die ALD (Atomlagenabscheidung) zur Abscheidung ultra-dünner Passivierungsschichten (z. B. Al2O3), die Ionenimplantation oder die PECVD (Plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung) zur Abscheidung von amorphen oder mikrokristallinen Siliciumschichten.
Neue Entwicklungen und Konzepte zur Wirkungsgradsteigerung und Kostenreduzierung weisen zum Teil neue und komplexe Prozessschritte auf. Für diese Entwicklungen ist ein hohes Maß an Verständnis für die relevanten physikalischen Prozesse notwendig. Neben umfangreichen Charakterisierungs- und Analysewerkzeugen verwenden wir die mehrdimensionale numerische Halbleitersimulation, um dieses Verständnis vertiefen zu können. Die numerische Modellierung, sowohl der Herstellungsprozesse als auch der fertigen Solarzelle, bietet hierbei den entscheidenden Schlüssel zur Verringerung der so genannten »time to market«, da sie die Anzahl der notwendigen experimentellen Versuche drastisch verringern kann.
Somit stehen uns neben umfangreichen technologischen Ressourcen auch tiefgreifende Charakterisierungsmethoden zur Verfügung, um höchsteffiziente Solarzellen herzustellen.