Transparente Nanoschichten für mehr Solarstrom

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Forschungszentrum Jülich strebt
Wirkungsgrad im Silizium-Segment auf über 26 Prozent an

Transparente Nanoschichten für mehr Solarstrom
Prototyp der fertigen TPC-Solarzellen in Laborgröße (Foto: fz-juelich.de)
Archiv | 01.05.2021 | Eine internationale Arbeitsgruppe rund um Photovoltaik-Forscher vom Forschungszentrum Jülich arbeitet an einem neuen nanostrukturierten, durchsichtigen Material für die Vorderseite von Silizium-Solarzellen, um deren Wirkungsgrad auf über 26 Prozent zu steigern. Details sind in der Fachzeitschrift "Nature Energy" publiziert.

Passiv, transparent, leitfähig

"Unsere nanostrukturierten Schichten bieten genau eine gewünschte Passivierung", sagt Erstautor Malte Köhler vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung. Zusätzlich seien die hauchdünnen Schichten transparent - der Lichteinfall werde also kaum reduziert. Auch zeigen sie eine hohe elektrische Leitfähigkeit, betont Köhler und Kaining Ding, Leiter der Jülicher Arbeitsgruppe, ergänzt: "Kein anderer Entwicklungsansatz vereint bisher diese drei Eigenschaften - Passivierung, Transparenz, Leitfähigkeit - so gut wie unser neues Design."

 

Ein erster Prototyp der Jülicher "Transparent Passivating Contact"-Solarzelle (TPC) hat den Experten nach im Labor einen hohen Wirkungsgrad von 23,99 Prozent erreicht. Dieser wurde auch vom unabhängigen CalTeC-Prüflabor des Instituts für Solarenergieforschung in Hameln bestätigt. Damit rangiert die Jülicher TPC-Solarzelle zwar noch etwas unter den bisher besten Laborzellen aus kristallinem Silizium. Doch parallel durchgeführte Simulationen hätten gezeigt, dass mit der TPC-Technologie Wirkungsgrade von mehr als 26 Prozent möglich seien.

 

Serienproduktion ist das Ziel

"Zudem haben wir bei der Fertigung nur Verfahren angewendet, die sich relativ schnell in eine Serienproduktion integrieren lassen", betont Ding. Mit dieser Strategie ermöglichen die Jülicher Forscher, dass sich ihre Entwicklung aus dem Labor ohne allzu großen Aufwand in einer industriellen Solarzellfertigung im großen Maßstab übernehmen lässt. Zur TPC-Produktion wird auf einer dünnen Lage aus Siliziumdioxid eine Doppelschicht winziger Pyramiden-förmiger Nanokristalle aus Siliziumkarbid deponiert. Danach folgt eine durchsichtige Lage aus Indiumzinnoxid. Dabei wenden die Forscher nasschemische Verfahren an, eine Ablagerung aus der Dampfphase und einen sogenannten Sputter-Prozess. (pte)


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