Wissenschaftler entwerfen 3D-Dünnfilm-Silikon-Solarzellen mit höherem Effizienzpotential
Dünnfilm-Solarzellen ohne zusätzliches Silikon sind die neueste Erfindung von Forschern und Industriellen aus der Tschechischen Republik und der Schweiz, die gemeinsam an der Entwicklung eines Produkts mit höherer Effizienz arbeiten. Die Studie wurde teilweise durch das Projekt N2P ("Flexible production technologies and equipment based on atmospheric pressure plasma processing for 3D [three-dimensional] nano structured surfaces") finanziert, das 7,4 Mio. EUR unter dem Themenbereich "Nanowissenschaft, Nanotechnologie, Werkstoffe und neue Produktionstechnologie" (NMP) des Siebten Rahmenprogramms (RP7) erhalten hat. Der Entwurf wurde in der Fachzeitschrift Applied Physics Letters präsentiert. Forscher von der Akademie der Wissenschaften in der Tschechischen Republik und Experten von Oerlikon Solar Lab in der Schweiz arbeiten an der Entwicklung einer langfristigen Möglichkeit der ergiebigen, und doch kostengünstigen Produktion von Solarpaneelen aus Rohstoffen. Nach Ansicht des Teams ist dies bei amorphen Silikon-Solarzellen und mikrokristallinen Silikon-Tandemzellen der Fall. Das Ergebnis ist eine weit effizientere Energie. Milan Vanecek, Leiter der Photovoltaik-Gruppe am Institut für Physik in Prag jedoch weist auf die Schwächen dieser Zellen hin: Die Effizienz der stabilen Paneele ist nicht annähernd so hoch wie die Effizienz, die durch kristallines Wafer-basiertes Silikon generiert wird, dem Produkt des Tages. "Um amorphe und mikrokristalline Silikonzellen zu stabilisieren, müssen sie aufgrund der geringen Abstände zwischen den elektrischen Kontakten sehr dünn sein, wodurch die daraus resultierende Lichtabsorption nicht ausreichend ist", erklärt Dr. Vanecek. "Im Grunde sind es flache Geräte. Amorphes Silikon hat eine Stärke von 200 bis 300 Nanometer, während mikrokristallines Silikon dicker als ein Mikrometer ist." Das ausgeklügelte Design jedoch konzentriert sich auf optisch dicke und "stark absorbierende" Zellen, sowie einen gleichförmigen Abstand zwischen den Elektroden. "Unser neues 3D-Design für Solarzellen beruht auf der ausgereiften, soliden Absorberauftragungstechnologie der plasmaverstärkten chemischen Ausdampfung, eine Technologie, die bereits für amorphe silikon-basierte Elektronik für LCD-Displays verwendet wird", so die tschechischen Forscher. "Wir haben lediglich ein neues nanostukturiertes Substrat für die Ablagerung von Solarzellen hinzugefügt." Die Forscher erläutern, dass das nanostrukturierte Substrat Nanospalten aus Zinkoxid (ZnO) oder wabenförmige Felder aus Mikrolöchern oder Nanolöchern umschließt, die in die transparente, leitende Oxidschicht geätzt sind. Das Team bezeichnet letzteres als "Schweizer Käse". "Dieser Ansatz erwies sich für die Ablagerung von Solarzellen als erfolgreich", betont Dr. Vanecek. "Das Potential dieser Effizienz liegt schätzungsweise im Bereich der gegenwärtigen multikristallinen Wafer-Solarzellen, die die industrielle Produktion von Solarzellen dominieren. Die merklich geringeren Kosten von Micromorph-Paneelen, die so effizient sind wie multikristalline Silikonpaneele (12% bis 16%), könnten daher zu einer deutlichen Steigerung der industriellen Produktion führen." Das Team möchte seine Arbeit fortsetzen und die Effizienz sogar noch weiter steigern und optimieren.Weitere Informationen unter: Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik: http://www.cas.cz/index.html Oerlikon Solar Lab: http://www.oerlikon.com/solar/
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Schweiz, Tschechien