Weltrekord für beidseitig kontaktierte Silicium­solarzellen

Die am Fraunhofer ISE entwickelte TOPCon-Technologie ermöglicht einen Wirkungsgrad vom 25,3 Prozent. Weltrekord!

Herstellung und Analyse von hocheffizienten Si-Solarzellen

FuE-Leistungen

Im Thema Herstellung und Analyse von hocheffizienten Si-Solarzellen bieten wir folgende Forschungs- und Entwicklungsleistungen. Hierzu steht uns ein voll funktionsfähiger Reinraum mit einem umfangreichen Technologiepark zur Verfügung.

Analyse, Evaluation und Bewertung neuartiger Silicium-Solarzellenkonzepte

Anwendung neuer Technologien zur Herstellung höchsteffizienter Siliciumsolarzellen

Realisierung von Prototyp-Solarzellen

Herstellung von speziell angepassten Referenzsolarzellen

Entwicklung von Silicium-Heterosolarzellen

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.

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

SiTaSol

Anwendungsrelevante Validierung von c-Si basierten Tandemsolarzellenprozessen mit 30% Zielwirkungsgrad

 

TOPCon

Überwindung der fundamentalen Hindernisse für eine neue Weltrekord-Siliciumsolarzelle

 

PersiST

Perowskit-Silicium Tandemsolarzellen

 

Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema Herstellung und Analyse von hocheffizienten Si-Solarzellen:

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