Thüringer Forscher mit Solarzellen-Rekord

karrieretrends-news-pixelio-rainer-sturm-solar-energie-photovoltaik-solarmodul-erneuerbare-elektrizitätUm die Kosten für Strom aus Sonnenlicht zu senken, arbeiten Forscher weltweit mit großem Engagement daran, die Effizienz von Solarzellen zu steigern. Nun haben Forscher der Bosch Solar Energy AG mittels einer neuen Technik einen neuen Rekord für die Stromerzeugung mit Silizium-Zellen aufgestellt. Nach Angaben des Thüringer Unternehmens aus Erfurt werde mit den jüngst entwickelten Solarzellen-Modulen (sie sind auf der Rückseite durch eine Metallschicht verspiegelt und reflektieren so das einfallende Sonnenlicht besser) mehr Sonnenenergie in Strom umgewandelt als bei vergleichbaren Solarzellen üblich. Die von unabhängigen Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts bestätigte Rekord-Energieausbeute erreicht damit einen neuen Höchststand: Der Wirkungsgrad liegt bei bisher nicht da gewesenen 19,6 Prozent. Laut Unternehmen soll in maximal zwei Jahren die Serienreife der neuartigen Module erreicht werden.

karrieretrends-news-bosch-solar-energy-logoDie Bosch Solar Energy AG (Hauptsitz in Erfurt) ist der bisher jüngste Geschäftsbereich der Bosch-Gruppe. Die knapp 2.000 Mitarbeitern stellen am Standort Thüringen hochwertige Photovoltaikprodukte (Solarzellen und Module) zur Stromerzeugung aus Sonnenlicht her. Außerdem errichtet das weltweit aktive Unternehmen seit 2009 schlüsselfertige Solarkraftwerke im Kundenauftrag . Im September 2010 hat Bosch Solar Energy ein neues Produktionswerk für Solarzellen in Arnstadt eröffnet.

Bildquelle: Rainer Sturm / www.pixelio.de; Bosch Solar Energy AG / www.bosch-solarenergy.de

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1 Kommentar

  1. Wissenschaftlern am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg/Br. ist es gelungen, mit rückseitenkontaktierten Siliziumsolarzellen, die mit industrienahen Fertigungsverfahren erzeugt wurden, Wirkungsgrade bis zu 20,2 Prozent zu erzielen.

    Insbesondere bei Solarzellen aus Silizium bietet die Kombination industrieerprobter Verfahren, wie Siebdruck, mit neuer Zellarchitektur, z. B. Rückseitenkontaktierung, enormes Potenzial für die Wirkungsgradsteigerung und Kostensenkung. Solche neuen Konzepte werden seit mehreren Jahren auch am Photovoltaik Technologie Evaluationscenter PV-TEC des Fraunhofer ISE entwickelt.

    “Es ist damit gelungen, basierend auf der industriell etablierten Produktionstechnologie exzellente Wirkungsgrade über 20 Prozent zu demonstrieren, ein wichtiger Meilenstein für weitere Kostensenkungen in der Photovoltaik”, so Dr.-Ing. Ralf Preu, Bereichsleiter PV Produktionstechnologie und Qualitätssicherung und gesamtverantwortlich für das PV-TEC. “Die öffentliche Förderung des Bundes und der EU verbunden mit unserer intensiven Zusammenarbeit mit Solarzellen-, Anlagen- und Materialherstellern ermöglichten diesen wegweisenden Erfolg.”

    In den sogenannten MWT-PERC-Solarzellen wurden zwei effizienzsteigernde Ansätze vereint. Metal Wrap Through (MWT) steht für eine Verlagerung der Kontakte von der Vorderseite auf die Rückseite der Solarzelle. Dadurch steht auf der Vorderseite mehr Fläche zur Verfügung, die Sonnenlicht in Strom umwandeln kann. Damit wächst auch die Solarzelleneffizienz.

    Passivated Emitter and Rear Cell (PERC) beschreibt die optimierte Verspiegelung der Solarzellenrückseite sowie die Passivierung der Oberfläche, wodurch die Effizienz weiter steigt. Der siebgedruckte Aluminium-Rückseitenkontakt wird dabei mit Hilfe eines Lasers (Laser Fired Contacts, LFC) mit dem p-dotierten Siliziummaterial verbunden. Erst vor kurzem wurden am PV TEC des Fraunhofer ISE PERC-Solarzellen mit Standardmaßen aus monokristallinem Czochralski-Silizium mit einem Wirkungsgrad von 19,3 Prozent hergestellt.

    Entscheidend für noch höhere Wirkungsgrade ist die verringerte Abschattung, die durch Integration des MWT-Ansatzes ermöglicht wird. Die Effizienz steigt damit für MWT-PERC-Solarzellen auf 19,4 Prozent. Durch den Einsatz von hochwertigem Floatzone-Siliziummaterial konnten die Wissenschaftler den Zellwirkungsgrad abermals steigern: Mit 20,2 Prozent wurde der bislang höchste Wirkungsgrad für großformatige Solarzellen gemessen, die mittels kostengünstigen und industriell verwendbaren Siebdruck-, Diffusions- und Oxidationsverfahren hergestellt wurden. Diese Solarzellen haben die Kantenlänge des Ausgangsmaterials von 125 Millimetern und sind damit etwas kleiner als derzeit branchenüblich. Verschaltet werden die Solarzellen über rückseitige Lötkontaktflächen beider Polaritäten. Das Knowhow für die Herstellung der MWT-PERC-Solarzellen wird bereits an mehrere deutsche Solarzellenhersteller übertragen.

    Auch für rückseitig kontaktierte und sammelnde Solarzellen aus n-dotiertem monokristallinen Floatzone-Silizium konnte das Team des PV-TEC einen Wirkungsgrad von 20,0 Prozent erzielen. Die technisch anspruchsvollen Back Contact/Back Junction(BC-BJ)-Solarzellen, die am Fraunhofer ISE hergestellt wurden, haben zwar zunächst lediglich eine Aperturfläche von 37 mal 45 Millimetern; allerdings eignen sich alle verwendeten Verfahren auch für den Einsatz bei großen Formaten.

    Bei BC-BJ-Solarzellen befinden sich nicht nur beide Metall-Polaritäten auf der Rückseite der Solarzelle, sondern – im Unterschied zum MWT-PERC Konzept – auch der einsammelnde Emitter. Damit können die Abschattungsverluste auf der Vorderseite nochmals reduziert werden. Das sorgt für ein sehr hohes Effizienz- und damit langfristig enormes Kosteneinsparungspotenzial. Sowohl bei der Metallisierung mit einlegiertem Aluminiumemitter als auch für die Strukturierungsschritte verwendeten die Forscher am ISE ausschließlich Siebdrucktechnologie. “Besonders relevant ist für uns, dass der einlegierte Aluminiumemitter ein so hohes Potenzial aufweist”, erläutert Doktorand Robert Woehl. “Wir sehen hier sogar noch zahlreiche Möglichkeiten, den Wirkungsgrad zu steigern.”

    Beide Solarzellentypen wurden mit industrienahen Anlagen der PV-TEC Pilotlinie hergestellt. Die gemessenen Wirkungsgrade wurden vom CalLab PV Cells, dem zertifizierten Kalibrierlabor für Solarzellen am Fraunhofer ISE, bestätigt. Die neuen Zellkonzepte hat das Fraunhofer ISE zudem in der vergangenen Woche auf der SiliconPV – First International Conference on Silicon Photovoltaics in Freiburg vorgestellt. “Wir freuen uns, zum fünfjährigen Jubiläum des PV-TEC diese herausragenden Ergebnisse präsentieren zu können”, sagt Projektleiter Dr.-Ing. Daniel Biro. “Wir sehen, dass die Lernkurve in der Silizium-Photovoltaik weiterhin sehr steil nach oben zeigt.”

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