Forscher arbeiten daran, neue, bessere und effizientere Solarzellen zu entwickeln. In einem dieser Versuche entwickelten Wissenschaftler eine POLO-Back-Junction-Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 24.2 %. Die Solarzelle wurde mittels PECVD hergestellt.
Das Team des Instituts für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) und des deutschen PV-Anlagenherstellers Centrotherm hat gemeinsam hocheffiziente n+-leitende Polysilizium-auf-Oxid (POLO)-Rückseitensolarzellen entwickelt. Hierfür kam ein industrielles PECVD-System (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) mit einer Niederfrequenz-Plasmaquelle zum Einsatz. Die Zelle erreichte einen etwas höheren Wirkungsgrad als die Referenzzelle, die mittels des aufwändigeren Atomlagenabscheidungsverfahrens (ALD) hergestellt wurde. Die Wissenschaftler nutzten ein industrielles Batch-PECVD-System von Centrotherm zur Abscheidung der AlOx-Schicht.
Der Hauptautor der Studie, Byungsul Min, sagte: „Unsere Studie zeigt erstmals eine effektive industrielle Reinigung und Passivierung der undefinierten, texturierten Vorderseite mit exzellenter Passivierungsqualität. Insbesondere wird der AlOx/SiNy-Passivierungsschichtstapel mit einem industriellen plasmaverstärkten chemischen Gasphasenabscheidungssystem (PECVD) mit einer Niederfrequenz-Plasmaquelle (LF) hergestellt, was deutlich kostengünstiger ist als Atomlagenabscheidungssysteme (ALD) oder PECVD-Systeme mit einer Hochfrequenz-Plasmaquelle (HF).“
Highlights
- Die POLO-Back-Junction-Solarzelle mit dotiertem Silizium-Wafer im Czochralski-Verfahren misst 156.75 mm x 156.75 mm.
- Das Widerstand des Siliziumwafers beträgt 0.73 Ωcm.
- Die POLO-Zelle erreichte: Leistungsumwandlung/Wirkungsgrad (24.2 %), Kurzschlussstromdichte (40.2 mA/cm²), Füllfaktor (2 %) und Leerlaufspannung (83.0 mV). Diese Ergebnisse wurden vom ISFH CalTeC bestätigt.
- Ein anderes Gerät auf einem strukturierten, Gallium-dotierten Czochralski-Wafer mit einem spezifischen Widerstand von 0.9 Ωcm. Er besteht aus einer 10 nm dicken, mittels ALD abgeschiedenen AlOx-Schicht und einer SiNy-Schicht.
- Dieses Gerät erreicht: Wirkungsgrad (24.1 %), Kurzschlussstromdichte (39.9 mA/cm2), Füllfaktor (83.2 %) und Leerlaufspannung (725 mV).
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Nach Angaben der Forscher „Die Integration dieser Passivierungssequenz in unseren aktuellen Prozessablauf für POLO BJ-Solarzellen wurde erfolgreich mit POLO BJ-Solarzellen demonstriert, die sogar höhere Zellwirkungsgrade aufweisen als die mit Laborprozessen hergestellten Referenzzellen.“
Quelle : POLO-Rückseitensolarzelle mit 24.2 % Wirkungsgrad und einer AlOx/SiNy-Schicht
