Verbesserte Kontakte

Solarzelleneffizienz gesteigert

30. September 2016, 14:14 Uhr | Hagen Lang
Dr. Udo Römer vom Institut für Solarenergieforschung in Hameln bei der Verleihung des Einstein Junior Awards 2016.
© Goslich/ISFH

Normale Solarzellen verlieren einen Teil der Ladungsträger beim Verlassen der Zelle über die Kontakte, was den Wirkungsgrad schmälert. Ein Verbundforschungsprojekt hat jetzt ein wesentlich verbessertes Kontaktverfahren ohne diesen Nachteil entwickelt.

Im gemeinsamen Forschungsprojekt des Instituts für Materialien und Bauelemente der Elektronik (MBE) der Leibniz Universität Hannover und des Instituts für Solarenergieforschung in Hameln (ISFH) ist es Dr. Udo Römer in seiner Promotionszeit gelungen, die neuartigen »POLO-Kontakte« herzustellen. 

Die »Polycrystalline Silicon on Oxide«-Kontakte kommen an den Stellen zum Einsatz, an dem die Ladungsträger über unterschiedlich behandelte Bereiche des Siliziums an Zellen-Vorder- und Rückseite über Metallkontakte abgeführt werden. An der Metall-Silizium-Übergangsstelle kommt es in beiden Richtungen zu hohen Ladungsträger-Verlusten.

Dr. Römer nutzte eine weitere, anders strukturierte Siliziumschicht für die POLO-Kontakte, um die positiven, bzw. negativen Ladungsträger zu extrahieren. Das polykristalline, leitfähige Silizium wird in einer dünnen Schicht auf einem hauchdünnen Film aus Siliziumoxid aufgetragen, was die Kontakte passiviert.

Durch Erhitzen auf 800 Grad Celsius entstehen nanometerkleine Poren in der Passivierung, durch die die Ladungsträger fast verlustfrei durch die polykristalline Siliziumschicht und die Metallkontakte gelangen. Die Verluste liegen um den Faktor 100 (!) niedriger als bei herkömmlichen Kontakten.

»Mit seiner Arbeit hat Dr. Römer einen Grundstein für eine zukunftsweisende Technologie gelegt, die eine weitere deutliche Wirkungsgradsteigerung erlaubt und auf existierenden Produktionsplattformen hergestellt werden kann«, erklärt Prof. Dr. Robby Peibst, der die Forschungsarbeiten zu passivierenden Kontakten am ISFH leitet. Die Aussichten auf industrielle Anwendung seien deshalb sehr gut.

»Dr. Römer hat in seiner Arbeit die Möglichkeiten des ISFH, des MBE, aber auch des Laboratoriums für Nano- und Quantenengineering an der Leibniz Universität Hannover gut ausgenutzt. Das zeigt, wie fruchtbar die Zusammenarbeit von ISFH und Leibniz Universität ist«, ergänzt Professor Wietler.

Für seine Forschung wurde Dr. Udo Römer gemeinsam mit Dr.-Ing. Frank Feldmann vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg mit dem SolarWorld Junior Einstein Award 2016 ausgezeichnet worden. Dr. Römer forscht seit Kurzem an der University of New South Wales (Australien) als Postdoc.


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