Silizium entscheidend für kostengünstige ultraeffiziente Photovoltaik
Das EU-finanzierte Projekt DISC befasst sich der dringend benötigten Senkung des Verbrauch fossiler Brennstoffe. Dafür entwickelt es wichtige Technologien für die kommende Generation hochleistungsfähiger PV-Solarzellen und -Module. Projektkoordinator Dr. Byungsul Min erklärt den DISC-Ansatz folgendermaßen: „Der Schwerpunkt liegt auf der einzigen Möglichkeit, das Potenzial von Silizium voll auszunutzen: Die Nutzung sogenannter passivierter Kontakte bzw. trägerselektiver Kontakte und Verbindungen, also Kontakte, die dem Träger erlauben, sich ohne Rekombination zu kreuzen. Solche Kontakte ermöglichen eine einfache Gerätearchitektur, verringern die Dicke der Siliziumwafer und verbessern den Energieertrag – all diese Aspekte sind wichtig, um sehr niedrige Stromkosten mit minimaler Auswirkung auf die Umwelt zu erreichen.“ Das Team prüft die industrielle Machbarkeit beidseitig kontaktierter Solarzellen mit trägerselektiven Verbindungen, optimierter Metallisierung und transparenten leitfähigen Oxiden. Hocheffiziente PV-Zellen und -Module Die Projektpartner prüfen und entwickeln Einzelkomponenten mit dem höchsten Potenzial für erhebliche Fortschritte bei trägerselektiven Verbindungen, transparenten leitfähigen Oxiden, Metallisierung und Endgeräten. Aus technischer Perspektive zielt DISC auf einen Wirkungsgrad ab, der bei großflächigen Zellen 25,5 % und 22 % bei Modulen überschreitet. Im ersten gemeinsamen Experiment wurde ein Wirkungsgrad der Solarzellen von bis zu 21,2 % erreicht. Dr. Min hält die Ergebnisse für diese ambitionierten Ziele für „ermutigend“. Eine ausführliche Studie zur Charakterisierung und Simulation zeigte auf, dass transparente leitfähige Oxide einen höheren Wirkungsgrad der Zellen einschränkt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die exzellente Oberflächenpassivierungsqualität von polykristallinen siliziumbasierten Passivierungskontakten während der Abscheidung von transparenten leitfähigen Oxiden erheblich in Mitleidenschaft gezogen wird. Dr. Min erklärt: „Infolgedessen erfordert der Verfahrensschritt Veränderungen, um die Verschlechterung der Passivierungsqualität durch Sputterschäden zu verringern.“ Das DISC-Team hat transparente leitfähige Oxide mit Wasserstoffzusätzen als mögliche Lösungen evaluiert. Auf dem Weg zu energieeffizienter und kostengünstiger Photovoltaik Die Forschenden bewerten die ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Auswirkungen und Vorteile der PV-Prototypen für die gesamte Wertschöpfungskette, um deren Rentabilität und Attraktivität zu erhöhen. Sie planen, die Haltbarkeit der Anlagen durch die Verbesserung der Zuverlässigkeit und Beständigkeit der PV-Module zu erhöhen. Durch die Erhöhung der Effizienz, Zuverlässigkeit und Beständigkeit von Modulen und Solarzellen dürften PV-Modulhersteller ihre Marktposition stärken. Das Projektteam wird außerdem die Pilot-Produktionsreife zu günstigen Kosten aufzeigen. DISC zielt darauf ab, durch die Erreichung einer hohen Effizienz seiner PV-Module geringe Stromgestehungskosten in Europa zu schaffen. Die Stromgestehungskosten bestimmen, ein wie hoher Preis pro Einheit Strom erforderlich ist, um die Lebenszykluskosten des Systems einzuholen. Dr. Min erklärt zusammenfassend: „DISC trägt neben einer Verringerung des Verbrauchs von Silber und Indium in PV und einer Steigerung des Energieertrags dazu bei, PV zu einer der günstigsten verfügbaren Stromquellen zu machen. Wir haben die Chance, die Auswirkungen des Klimawandels abzuschwächen, den Energiezugang zu verbessern und Europa im Bereich der PV-Technologie zurück an die Spitze zu bringen.“
Schlüsselbegriffe
DISC, Photovoltaik (PV), transparentes leitfähiges Oxid, Silizium, PV-Module, Solarzellen, trägerselektive Verbindung
