Lichteinfang bei Dünnschichtsolarzellen
Bei dem neuesten Stand der Technik entsprechenden Dünnschichtsolarzellen wird der Lichteinfang typischerweise durch den Einsatz rauer Oberflächen erreicht, die eine Totalreflexion begünstigen. Diese Flächen verlängern den Strahlengang der Energieträger, wodurch ihre Retentionszeit in dem Bauelement wesentlich verlängert und somit das Ausschöpfungspotenzial erhöht wird. Innerhalb des von der EU mit Finanzmitteln ausgestatteten Projekts AGATHA (Advanced gratting for thin films solar cell) verfolgten die Forscher das Ziel, den Lichteinfang zu verbessern. Dazu verwendeten sie eine modulierte Oberflächenstruktur, bei der ein im Mikrometermaßstab texturiertes Glassubstrat mit einer in der Größenordnung von hundert Nanometer strukturierten Rückelektrode kombiniert werden, die aus transparentem leitfähigem Oxid durch Ätzen oder Molybdän hergestellt wird. Es stellte sich heraus, dass die doppelt strukturierten Oberflächen die Lichtstreuung in Silizium- und Kupfer-Indium-Gallium-Selenid-Dünnschichtsolarzellen maximieren. Die Forscher entwickelten dreidimensionale optische Modelle, welche die Rauheit aller Zellschichten berücksichtigen, und die theoretischen Vorhersagen deckten sich mit den experimentellen Messungen. AGATHA war eines von drei Projekten aus einem koordinierten Aufruf zur Einreichung von Vorschlägen, der zwischen der EU und Indien organisiert wurde. Trotz Verzögerungen bei der Unterzeichnung der Übereinkunft zwischen den europäischen und indischen Konsortien haben die Projektpartner während der sechsjährigen Laufzeit des Projekts alle ursprünglichen Ziele erreicht. Mit der neuen Technologie wird die Dicke der Absorberschicht reduziert, was in weniger Materialverbrauch und Kosten bei erhöhter Leistungsfähigkeit mündet. Man geht davon aus, dass mit der Erhöhung des erzeugten Photostroms unter Beibehaltung anderer erwünschter elektrischer Eigenschaften eine Einflussnahme von 70 % auf den Markt für Dünnschichtsolarzellen ausgeübt werden kann.
Schlüsselbegriffe
Lichteinfang, Dünnschichtsolarzellen, Energieumwandlung, AGATHA, transparentes leitfähiges Oxid, Glastexturierung, Glasstrukturierung
