Energie kostengünstig, aber effizient erzeugen
Solarzellentechnologie, die Sonnenlicht zur Stromerzeugung ausnutzt, kommt bereits auf kommerzielle Weise in Sonnenkollektoren rund um die Welt zum Einsatz. Eine tiefe und breit angelegte Marktdurchdringung erfordert allerdings die Überwindung der derzeit vorhandenen Engpässe in Bezug auf Effizienz und Kosten. So initiierten Wissenschaftler das EU-finanzierte Projekt "Improved material quality and light trapping in thin film silicon solar cells" (SILICON_LIGHT) , um den Wirkungsgrad weiter zu erhöhen und damit Energieproduktionskosten zu senken. Die Partner entwickelten hochwertige, sehr dünne Siliziumschichten auf preiswerter Kunststofffolie. Zu den technischen Zielen zählte die Entwicklung geeigneter texturierte Rückkontakte zum maximalen Lichteinfang in Dünnschichten und verbesserter mikrokristalliner Siliziumabsorbermaterialien zur wirkungsvolleren Stromerzeugung. Überdies sollen neuartige transparente leitfähige Oxidschichten (Transparent Conductive Oxid, TCO) die elektrischen Verluste und die Zersetzung durch Feuchtigkeit reduzieren. Die Wissenschaftler stellten Folien von 30 cm Länge mit texturierte Rückkontakten her. Zur Verbesserung des Wirkungsgrads wandten sie mikrokristallines Silizium mit hohen kristallinen Anteilen unter Einsatz von Abscheidungsprozessen an, welche die Rissbildung verhindern oder vermindern. Zur Untersuchung der Schichten setze man hochauflösende Rastertunnelelektronenmikroskopie ein. Es wurden neue TCO-Materialien entwickelt, bei denen die Vorteile von Indium-Zinn-Oxid und Zink-Oxid kombiniert sind. Sie kamen mit Erfolg in einer Pilotproduktionsanlage zum Einsatz. Unter diesen Alternativmaterialien fand man eines mit besserem Leistungs-Kosten-Verhältnis. Außerdem wurden im Pilotmaßstab Solarzellen aus amorphem Silizium hergestellt, die auf der Rückseite eine Lichtstreuungstextur aufweisen. Die Projektpartner planen bereits in einer Vielzahl von Komponenten und Geräten den Einsatz von Materialien und Bauelementen, die auf SILICON_LIGHT-Innovationen zurückgehen. Letztlich könnte sich die Verfügbarkeit hocheffizienter Solarzellen zu geringeren Preisen positiv auf die Nutzung der erneuerbarer Energien auswirken, wovon Hersteller, Endverbraucher und die Umwelt profitieren werden.
Schlüsselbegriffe
Solarzelle, Dünnschicht-Silizium, mikrokristallin, transparentes leitfähigen Oxid, strukturierte Rückkontakte, Elektronenmikroskopie, amorphes Silizium, Lichtstreuung
