Monokristalline PERC-Solarzellen sind mittlerweile weit verbreitet in der Photovoltaik-Industrie. Die Zellen mit passivierter Emitter- und Rückseite versprechen höhere Wirkungsgrade bei günstigen Produktionskosten. Allerdings sei diese Technologie noch nicht so etabliert wie andere Standardtechnologien, weshalb auch neue Fehlerursachen, Degradationsprozesse oder andere Versagensrisiken auftreten könnten, heißt es vom Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP. Die Hallenser Wissenschaftler haben daher in einem kürzlich abgeschlossenen Projekt mit der CE Cell Engineering GmbH ein neues Verfahren für Solarzelltechnologien erprobt. Es zielt vor allem darauf ab, den Serienwiderstand von kristallinen Solarzellen zu senken und damit den Wirkungsgrad zu steigern.
»Die Kontaktierung von Oberflächenstrukturen (Emittern) von Solarzellen mit hohem Schichtwiderstand ist derzeit technisch möglich, aber aufwändig“, erklärt Stephan Großer, Projektleiter in der Gruppe »Diagnostik und Metrologie« am Fraunhofer CSP. „Der Serienwiderstand der Kontaktstruktur auf der Solarzelle steigt durch hohe Kontaktwiderstände an, was die Effizienz einer Solarzelle deutlich reduziert.“ Im Projekt sei der Serienwiderstand durch den Einsatz von Laser-unterstützer Strombehandlung gesenkt worden, um das Wirkprinzip aufzuklären. Dabei seien fehlerhafte Halbleiter-Metall-Kontakte in den Zellen, bei denen es nur zu einer unzureichenden Kontaktbildung zwischen Metall und Halbleiter kam, untersucht worden.
Mit der Laser-unterstützer Strombehandlung an den Kontaktstellen wollten die Projektbeteiligten herausfinden, inwiefern sich die Leistungsfähigkeit der Solarzellkontakte verbessert. Durch Aufklärung der Mikrostruktur konnte der bisher unbekannte physikalische Wirkmechanismus der Kontaktbildung durch das Laser Enhanced Contact Optimization-Verfahren, auch als LECO-Prozess benannt, am Interface zwischen dem Metall und dem Siliziumwafer identifiziert werden, wie es weiter hieß. Es handele sich um einen nachgeschalteten Prozess, der die Metall-Halbleiter-Kontakte verbessert und somit die Ausbeute der Produktion erhöht. Das LECO-Verfahren habe zu keiner Schädigung der Solarzellen geführt. Die Optimierung der Kontakte erfolge durch eine Vielzahl von mikroskopisch kleinen Strom-gefeuerten Kontaktpunkten, die einen sehr geringen Serienwiderstand zwischen dem metallischen Silber-Kontaktfinger und dem dotierten Siliziumwafer ermöglichen, heißt es zu den Ergebnissen vom Fraunhofer CSP. Die Forscher meldeten überdies neuartige Methoden zur elektrischen Charakterisierung und Bewertung von LECO-Prozessparametern zur Patentierung an.
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