Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISEUm die Tandemtechnologie erfolgreich in den Markt zu bringen, ist es sinnvoll, auf eine ausgereifte und industriell bereits etablierte Technologie aufzubauen. Die verbreitetste Technologie in der Photovoltaik ist die kristalline Siliciumsolarzelle. Die Siliciumsolarzellen eignen sich aufgrund ihrer Bandlücke auch hervorragend um als untere Teilzelle in einer Tandemsolarzelle zu fungieren. Allerdings unterscheiden sich die Designkriterien für eine Siliciumzelle als Unterzelle von denen einer Standardzelle. Am Fraunhofer ISE haben wir jahrelange Erfahrung im Bereich Solarzellenentwicklung von Siliciumsolarzellen vom Labor bis hin zur Industrialisierung. Dieses Know-How können wir effektiv in der Entwicklung angepasster Siliciumsolarzellen für Tandemanwendungen einfließen lassen und kundenspezifische Lösungen erarbeiten.
Fortschrittliche selektive Kontakte für monolithische Tandemverbindungen
Eine Silicium-Bottomzelle mit TOPCon Technologie wird nach der PECVD-Abscheidung aus dem Carrier entnommen.
© Fraunhofer ISE
Si-Bottomzellen für Tandem-Photovoltaik
Highlights
- Optimierte Unterzelle für III-V-Silicium Tandemsolarzellen mit passivierten selektiven Kontakten und photonischem Lichteinfang für III-V Silicum Weltrekordsolarzellen
- Simulationsstudie zur kosteneffizientesten Unterzelle für Perowskit-Silicium-Tandemsolarzellen
- Si-basierte Tunneldioden auf Basis der TOPCon Technologie für die monolithische Verschaltung von Tandemsolarzellen
Forschung und Entwicklung
Ausgestattet mit exzellenter Infrastruktur und langjähriger Expertise bietet das Fraunhofer ISE eine Vielzahl von F&E Angeboten für anspruchsvolle Fragestellungen im Bereich der Entwicklung neuartiger Solarzellen sowie für die Optimierung von Zelldesigns hinsichtlich spezieller Anforderungen an die Siliciumsolarzelle. Bei Tandemsolarzellen sind das u.a.:
Optimierung des Lichteinfangs für langwellige Photonen
Wir verfügen über eine breite Palette von Oberflächenstrukturierungs- und Konditionierungsmethoden von der nm- bis µm-Skala, eine umfangreiche Charakteriersungsumgebung und eine hohe Simulationskompetenz zur Beschreibung von photonischen Strukturen bis hin zu ganzen Modulen, wie etwa beim Forschungsprojekt Optos.
Starke Erhöhung der Quanteneffizienz durch verbesserten Lichteinfang durch ein integriertes Rückseitengitter.
Cariou et al, Nat. Energy 17, S. 183 (2018)
Anpassung der Zellstruktur für die monolithische Verbindung
Wir entwickeln unterschiedlichste elektrisch leitfähige und passivierende Kontaktsysteme, die einen verlustfreien Ladungstransport zwischen den Teilzellen ermöglichen.
STEM-HAADF-Querschnitt der GaInP/GaAs-TOP-Zellen und des oberen Teils der Si-Unterzelle. TEM Querschnitt der Grenzschicht zwischen der GaAs Bond Schicht und dem poly-Si passivierenden Kontakt der Si Unterzelle.
Cariou, R., Benick, J., Feldmann, F. et al. III–V-on-silicon solar cells reaching 33% photoconversion efficiency in two-terminal configuration. Nat Energy 3, 326–333 (2018). https://doi.org/10.1038/s41560-018-0125-0
Entwicklung von Prototypsolarzellen
Wir bieten in unseren Laboren mit einem einzigartigen Technologieportfolio viele Möglichkeiten der Realisierung von speziellen Prototypsolarzellen, speziell auf Kundenwünsche optimiert und angepasst.
Hochtemperatur-Diffusionsofen zur Dotierung und Oxidation von Siliciumscheiben.
Laserbelichter zur maskenlosen, photolithographischen Strukturierung von Wafern für höchsteffiziente Silicium -und III-V Solarzellen.
Hochstrom-Ionenimplanter zur exakten Dotierung von Halbleitern mit unterschiedlichen Elementen.
Technologiebewertung
Durch die umfangreiche Kompetenz im Bereich der Technologiebewertung können wir für unsere Kunden sehr frühzeitig wirtschaftliche und technologische Bewertungen ihrer Technologien und Zellkonzepte anbieten.
Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema Si-Bottomzellen für Tandem-Photovoltaik:
| Jahr Year | Titel/Autor:in Title/Author | Publikationstyp Publication Type |
|---|---|---|
| 2023 | Resource-efficient generation of large-area micro and nanostructures Bläsi, Benedikt; Müller, Martina; Rossmeier, Harald |
Zeitschriftenaufsatz Journal Article |
| 2023 | F&E Entwicklungen vom Si-Material bis zum Modul: Nachhaltig und hochproduktiv Wolf, Andreas |
Vortrag Presentation |
| 2023 | Structuring of perovskite-silicon tandem solar cells for reduced reflectance and thermalization losses Callies, Adrian; Hanser, Mario; Goldschmidt, Jan Christoph; Bläsi, Benedikt; Höhn, Oliver |
Zeitschriftenaufsatz Journal Article |
| 2023 | Upscaling of Perovskite-Silicon Tandem Solar Cells Schultz-Wittmann, Oliver; Hermle, Martin; Goraya, Baljeet Singh; Nold, Sebastian; Schulze, Patricia |
Zeitschriftenaufsatz Journal Article |
| 2023 | Silicon-based passivating contacts: The TOPCon route Glunz, Stefan; Steinhauser, Bernd; Polzin, Jana-Isabelle; Luderer, Christoph; Grübel, Benjamin; Niewelt, Tim; Okasha, Asmaa; Bories, Mathias; Nagel, Henning; Krieg, Katrin; Feldmann, Frank; Richter, Armin; Bivour, Martin; Hermle, Martin |
Zeitschriftenaufsatz Journal Article |
| 2022 | Light trapping gratings for solar cells: An analytical period optimization approach Bläsi, Benedikt; Hanser, Mario; Jäger, Klaus; Höhn, Oliver |
Zeitschriftenaufsatz Journal Article |
| 2022 | Light Trapping Gratings for Solar Cells: An Analytical Approach to Find the Best Periods Bläsi, Benedikt; Hanser, Mario; Jäger, Klaus; Höhn, Oliver |
Vortrag Presentation |
| 2022 | Two-terminal III-V//Si triple-junction solar cell with power conversion efficiency of 35.9 % at AM1.5g Schygulla, Patrick; Müller, Ralph; Lackner, David; Höhn, Oliver; Hauser, Hubert; Bläsi, Benedikt; Predan, Felix; Benick, Jan; Hermle, Martin; Glunz, Stefan; Dimroth, Frank |
Zeitschriftenaufsatz Journal Article |
| 2022 | PV Research in 2022: State of the Art and New Directions Glunz, Stefan |
Vortrag Presentation |
| 2022 | Calibration of metastable tandem solar cells Hohl-Ebinger, Jochen; Reichmuth, Kasimir; Chojniak, David; Rauer, Michael; Schachtner, Michael; Siefer, Gerald |
Vortrag Presentation |
| 2022 | Hyperuniform Disordered Structures for Light Trapping in Silicon Based Tandem Solar Cells Höhn, Oliver; Hauser, Hubert; Mühlbach, Kai; Bläsi, Benedikt |
Konferenzbeitrag Conference Paper |
| 2022 | Efficient Charge Carrier Extraction in Perovskite-Silicon Tandem Solar Cells Investigated by Numerical Simulation Meßmer, Christoph Alexander; Schön, Jonas; Würfel, Uli; Schulze, Patricia; Schubert, Martin; Bivour, Martin; Glunz, Stefan; Hermle, Martin |
Konferenzbeitrag Conference Paper |
| 2021 | Tackling the Challenges for Industrialization of Perovskite Silicon Tandem Solar Cells Goldschmidt, J.C.; Schulze, P.S.C.; Kabakli, Ö.S.; Bett, A.J.; Bivour, M.; Efinger, R.; Feldmann, F.; Fett, B.; Gerspacher, F.M.; Goraya, B.S.; Herbig, B.; Heydarian, M.; King, H.; Lange, S.; Luderer, C.; Messmer, C.; Nagel, H.; Naumann, V.; Nold, S.; Penn, M.; Reichel, C.; Schubert, M.C.; Romero Sierra, C.A.; Sittinger, V.; Tutsch, L.; Hermle, M.; Glunz, S.W. |
Vortrag Presentation |
| 2021 | Two-Terminal III-V//Si Triple-Junction Solar Cells with Power Conversion Efficiency of 35.9 % at AM1.5g Schygulla, P.; Müller, R.; Höhn, O.; Hauser, H.; Bläsi, B.; Predan, F.; Benick, J.; Hermle, M.; Dimroth, F.; Glunz, S.W.; Lackner, D. |
Konferenzbeitrag Conference Paper |
| 2021 | Hocheffiziente Solarzellen durch selektive Kontakte Moldovan, A.; Ding, K.; Rau, U.; Peibst, R.; Korte, L.; Stannowski, B. |
Konferenzbeitrag Conference Paper |
| 2021 | Passivating Poly-Si Tunnel Junctions with Oxide-based Diffusion Barriers for Interconnection in Perovskite/Si Tandem Solar Cells Penn, M.; Luderer, C.; Reichel, C.; Goldschmidt, J.C.; Feldmann, F.; Bivour, M.; Hermle, M. |
Vortrag Presentation |
| 2021 | Optimizing Metal Grating Back Reflectors for III-V-on-Silicon Multijunction Solar Cells Tillmann, P.; Bläsi, B.; Burger, S.; Hammerschmidt, M.; Höhn, O.; Becker, C.; Jäger, K. |
Zeitschriftenaufsatz Journal Article |
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica
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