Es gibt verschiedene Wege, die Leistung von kristallinen Solarzellen zu optimieren. Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich ist dies nun mit durchsichtigen Nanoschichten gelungen sowie einem speziellen Zelldesign. Sie wollten vor allem den störenden Effekt der Rekombination der negativen und positiven Ladungsträger minimieren. Ansatzpunkt dafür ist die Passivierung. Dazu veröffentlichten sie nun im Fachmagazin „Nature Energy“ ihre Ergebnisse mit dem Titel „A silicon carbide-based highly transparent passivating contact for crystalline silicon solar cells approaching efficiencies of 24%“.
„Unsere nanostrukturierten Schichten bieten genau diese gewünschte Passivierung“, erklärte Erstautor Malte Köhler vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung. Zudem seien die hauchdünnen Nanoschichten transparent, wodurch der Lichteinfall kaum reduziert werde und sich eine hohe elektrische Leitfähigkeit ergebe. Auf dieser Basis entwickelten die Jülicher Forscher einen Prototyp einer Transparent Passivating Contact (TPC)-Solarzelle. Im Labor erreichte diese einen Wirkungsgrad von 23,99 Prozent, der durch das unabhängige CalTeC-Prüflabor des Instituts für Solarenergieforschung in Hameln (ISFH) bestätigt worden sei.
„Kein anderer Entwicklungsansatz vereint bisher diese drei Eigenschaften – Passivierung, Transparenz, Leitfähigkeit – so gut wie unser neues Design“, sagt Dr. Kaining Ding, Leiter der Jülicher Arbeitsgruppe. Noch sei das Potenzial der TPC-Solarzellen auch nicht ausgereizt. Simulationen haben den Forschern zufolge gezeigt, dass für die Technologie Wirkungsgrade von mehr als 26 Prozent möglich seien. „Zudem haben wir bei der Fertigung nur Verfahren angewendet, die sich relativ schnell in eine Serienproduktion integrieren lassen“, so Ding weiter. Die Überführung der Technologie in die Massenfertigung sei ohne großen Aufwand möglich.
Für die Fertigung der transparenten Nanoschichten seien mehrere Prozessschritte notwendig. Auf einer dünnen Lage aus Siliziumdioxid deponierten die Forscher demnach eine Doppelschicht winziger Pyramiden-förmiger Nanokristallen aus Siliziumkarbid – aufgetragen bei zwei unterschiedlichen Temperaturen. Anschließend folgte eine durchsichtige Lage aus Indiumzinnoxid, die im nasschemischen Verfahren aufgebracht wird.
An der Entwicklung waren auch internationale Forscher aus den Niederlanden, China, Russland und Ecuador beteiligt. Das Forschungszentrum Jülich will an einer weiteren Optimierung der Erträge arbeiten. Es geht von einem großen Interesse der Solarzell-Hersteller für seine TPC-Technologie aus.
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naja, seit Jahren hören wir immer wieder solche Meldungen, aber so richtig voran geht es kaum. Solarzellen bzw. Solarmodule gibt es jetzt schon seit einem halben Jahrhundert und wir sind immer noch bei einer Effizienz, worüber man eigentlich nur lachen kann. Ein moderner Verbrennungsmotor erreicht eine Effizienz von 45% und wird trotzdem als hinfällig angesehen. Ausserdem gibt es schon seit Jahren Solarmodule von LG oder Panasonic, die eine Effizienz von deutlich über 20% haben. Wo hier jetzt der Fortschritt seien soll, verstehe ich nicht. Wenn die 40er Marke geknackt ist, kann man schon von einer Revolution sprechen. Alles andere sehe ich als logische technische Entwicklung. Sharp hat in den 1960 Jahren bereits Solarmodule mit 10-12% vorgestellt, es hat tatsächlich mehr als ein halbes Jahrhundert gebraucht, um mehr als 25% zu erreichen. Wenn ich das mit dem Fortschritt der Halbleiter-Industrie vergleiche, kann man eigentlich nur lachen – oder weinen…