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Fraunhofer ISE: Weltrekordwirkungsgrad für multikristalline Siliciumsolarzelle

Dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ist es gelungen, den Wirkungsgrad für multikristalline Silicumsolarzellen auf den Weltrekordwert von 22,3 Prozent zu steigern.

Wirkungsgradrekord Bildquelle: © Fraunhofer ISE

Multikristalline Siliciumsolarzelle mit Weltrekordwirkungsgrad 22,3 Prozent.

Multikristallines Silicium hat derzeit mit rund 57 Prozent Marktanteil den größten Anteil an der Solarmodulproduktion weltweit und ist damit das Arbeitspferd der Branche. Teurere monokristalline haben diese hinsichtlich der Effizienz in den letzten Jahren jedoch deutlichüberholt. Den Freiburger Forschern am Fraunhofer ISE ist es nun gelungen, einen erst vor wenigen Monaten aufgestellten Weltrekordwirkungsgrad für multikristallines Silicium noch einmal zu steigern und die Wirkungsgradlücke zum monokristallinen Silicium wieder zu verkleinern.

Dabei wurde die für dieses Material »magische« Grenze von 22 Prozent überschritten. 22,3 Prozent des auf die Rekordzelle fallenden Sonnenlichts wandelt diese in Solarstrom um und das Potenzial des Materials und der Zelltechnologie ist dabei noch nicht ausgereizt.

Plasma-Textur Bildquelle: © Fraunhofer ISE

Plasma-Textur für multikristallines Silicium.

Grundlage für den Rekord war neues hochreines Silicium des Projektpartners Wackers sowie Anpassungen bei der Kristallisation und bei den Zellprozessschritten. Eine wichtige Rolle spielten dabei eine optimierte Plasmatextur sowie die am Fraunhofer ISE entwickelte Tunnel Oxide Passivated Contact-Technologie (TOPCon) für die Rückseitenkontaktierung. Bei diesem Verfahren werden die elektrischen Kontakte strukturierungsfrei auf einer leitfähig passivierten Oberfläche der Solarzelle angebracht. Dadurch lassen sich Ladungsverluste reduzieren und Strom effizienter gewinnen.

Martin Hermle, Abteilungsleiter Vorentwicklung Höchsteffiziente Siliciumsolarzellen am Fraunhofer ISE erklärt: »Der Schlüssel zum Erfolg war die gesamtheitliche Betrachtung und Optimierung aller Schritte von der Kristallisation bis hin zu den einzelnen Solarzellenprozessen. Durch die enge Zusammenarbeit zwischen der Charakterisierung, der Kristallisation und der Solarzellentechnologie konnten wir Schritt für Schritt die Verlustmechanismen reduzieren und eine optimierte Prozesskette erarbeiten«.

Bereichsleiter Prof. Stefan Glunz ergänzt: »Diese erfolgreichen Ergebnisse bei der Steigerung der Solarzelleneffizienz basieren auf einer kontinuierlichen Entwicklung und zeigen die Stärke der europäischen Forschung. Gleichzeitig weisen sie den Weg für den Einstieg Europas in eine Weltmarkt-relevante Produktion der nächsten Technologiegeneration.«