Neuer Solarzellen-Wirkungsgradrekord

Forschern des CSEM gelang durch die Wirkungsgradsteigerung einer HJT-Silizium-Solarzelle auf 24,2% mit industriell umsetzbarer Prozesstechnologie ein entscheidender Schritt, hin zu noch wettbewerbsfähigerer Solarenergie.

Female scientist in a clean room

Das PV-Zentrum des CSEM entwickelt seit seiner Gründung im Jahr 2013 Materialien, Verfahren und technisch hochentwickelte Konzepte, die den Markteintritt der Heterojunction-Silizium-Solarzellentechnologie (HJT) beschleunigen sollen. Die Forscher am CSEM haben dabei vor kurzem eine beidseitig kontaktierte Heterojunction-Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 24,2 % entwickelt, wie vom unabhängigen Kalibrierlabor am ISFH CalTec bestätigt wurde. Es handelt sich dabei um einen der höchsten Wirkungsgrade, die jemals für derartige Bauelemente demonstriert wurden und unterstreicht das grosse Potential dieser Technologie. Das hervorragende Ergebnis wurde durch minutiöse Optimierung der Prozesssequenz und dem grossen know-how des CSEM in der Dünnschicht-Abscheidetechnologie erzielt.

An dieser Stelle wollen wir betonen, dass für die Herstellung der Rekord-Solarzelle ausschliesslich industriell umsetzbare Prozesstechnologie zum Einsatz kam. So wurden die Abscheidung der Halbleiterschichten mit Plasma-unterstützer Gasphasenabscheidung (PECVD) und die Abscheidung transparenten leitenden Oxidschichten und Rückseitenkontakte durch Sputtern (PVD) ausgeführt. Die Metallkontakte an der Vordersite der Solarzelle wurden durch Siebdruck und Sintern von Metallpasten aufgebracht.

«Dieser Erfolg gelang uns durch detaillierte Analyse der Verlustmechanismen, die den Transport von Ladungsträgern in der Solarzelle limitieren. Daraus haben wir intelligente Strategien entwickelt, um diese Verlustmechanismen zu minimieren.», führt die CSEM-Doktorandin Laurie-Lou Senaud aus, die die Prozessoptimierung durchgeführt hat. «Diese Rekordzelle zeigt deutlich, mit welch schlanker Prozesssequenz die Heterojunction-Technologie das Herstellen von Hochleistungs-Solarzellen ermöglicht», fügt Bertrand Paviet-Salomon, der Doktorvater von Laurie-Lou hinzu.

Das Forscherteam des PV-Zentrums am CSEM arbeitet aktiv daran, noch höhere Solarzellen-Wirkungsgrade zu erzielen. Dabei wird kontinuierlich versucht weitere Verlustmechanismen der Solarzelle zu reduzieren. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass der bisherige Wirkungsgrad-Weltrekord  von 25,1% für derartige beidseitig kontaktierte HJT-Solarzellen in Kürze eingestellt werden wird.

Das CSEM wird seine neuesten Entwicklungen auf dem Gebiet von Solarzellen und daraus hergestellter Module bei der Silicon PV Conference in Leuven (Belgien, 8.-10. April 2019) und bei der IEEE Photovoltaic Specialists Conference in Chicago (USA, 16.-21. Juni 2019) vorstellen.