Forscher wollen Wirkungsgradpotenzial von Silizium-Dünnschichtsolarzellen steigern

NEXT ENERGY vom 8. bis 10. Juni auf der Intersolar Europe 2011

Solarzellen werden bereits massenhaft auf Dächern und Freiflächen installiert. Dennoch bleibt der Forschungsbedarf groß, weil bei den Produktionskosten und beim Rohstoffverbrauch noch viel Optimierungspotenzial besteht. Eine ebenso material- wie kostensparende Alternative zur herkömmlichen Wafer-Solarzelle ist die Dünnschichttechnologie, die das Oldenburger EWE-Forschungszentrum für Energietechnologie NEXT ENERGY in den Mittelpunkt seiner Photovoltaik-Forschung gestellt hat. Dabei setzt das Institut auf Silizium – ein Element, das ökologisch unbedenklich und unbegrenzt verfügbar ist. Welche Anstrengungen NEXT ENERGY im Einzelnen zur Senkung der Produktionskosten von Solarzellen und zur Erhöhung ihrer Wirkungsgrade unternimmt, erfahren die Besucher der Intersolar vom 8. bis 10. Juni 2011 auf der Neuen Messe in München, wo sich der Forschungsbereich Photovoltaik von NEXT ENERGY an Stand A2.615 präsentiert.

Für die fundierte Analyse von Verlustmechanismen und Optimierungspotenzialen in der Silizium-Dünnschichttechnologie haben die Wissenschaftler in den NEXT ENERGY-Laboren die Möglichkeit, sämtliche Faktoren bis hin zur Herstellung von Kleinsolarmodulen zu testen oder zu simulieren: 

Solarzellentechnologie Bild

Für die Herstellung von Silizium-Dünnschichtsolarzellen verfügt NEXT ENERGY über eine Beschichtungsanlage mit sechs Prozesskammern, mit der Siliziumschichten, transparent leitende Oxide (TCOs) und Metalle auf unterschiedlichste Substrate abgeschieden werden können. Neben amorphen Silizium-pin-Solarzellen („Single-Junction“) lassen sich auch mikromorphe Tandemsolarzellen mit reproduzierbaren Wirkungsgraden von mehr als zehn Prozent prozessieren. Hierzu werden eine amorphe und eine mikrokristalline pin-Solarzelle gestapelt, die jeweils Licht von unterschiedlicher Wellenlänge absorbieren.
Perspektivisch streben die Forscher an, den ausnutzbaren Wellenbereich des Sonnenlichts noch weiter auszudehnen: „Wir arbeiten daran, die Entwicklung der Triple-Junction-Solarzelle mit Hilfe von neuartigen Siliziumlegierungen voranzutreiben“, sagt Dr. Karsten von Maydell, Bereichsleiter Photovoltaik bei NEXT ENERGY. „Mit der Schichtung von drei Zellen lässt sich die Nutzung des Sonnenspektrums weiter ausdehnen, was letztlich zu einer Effizienzsteigerung der Solarzelle führt“. Das Design der entsprechenden Zellstruktur habe man bereits aus umfangreichen Simulationen ableiten können.

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