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Next-generation interdigitated back-contacted silicon heterojunction solar cells and modules by design and process innovations

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Neuartige Solarzellen aus kristallinem Silizium bringen die Photovoltaik-Technologie Lichtjahre voran

Die Photovoltaik-Technologie (PV) basiert auf Solarzellen aus kristallinem Silizium (c-Si). Damit der Weltmarkt beherrscht werden kann, werden hocheffiziente PV-Module aus kristallinem Silizium benötigt, die eine verbesserte Energieumwandlungseffizienz mit verringerten Produktionskosten vereinen.

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Die erfolgreiche Kommerzialisierung von hocheffizienten PV-Modulen, die auf Solarzellen aus kristallinem Silizium basieren, wird von deren Kostenvorteil gegenüber der vorhandenen konventionellen c-Si-Technologie abhängen. Trotz des höheren Wirkungsgrads gegenüber der Standard-Zelltechnologie hat bisher noch keine industrieller Wandel in großem Maßstab stattgefunden. Das EU-finanzierte Projekt NextBase entwickelt Solarzellen und Module mit kristallinem Silizium der neuesten Generation, die nach Angaben von Projektkoordinator Dr. Kaining Ding „die modernen industriekompatiblen Konzepte weit übertreffen“. In diesem Projekt soll die Energiewende von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energien gefördert werden, indem die Energieumwandlung bei PV-Modulen verbessert und gleichzeitig die Kosten gesenkt werden. Solarzellen und Module mit bisher unübertroffenen Wirkungsgraden Das NextBase-Team strebt an, ineinander greifende rückseitenkontaktierte Silizium-Heteroübergangs-Solarzellen kosteneffektiv herzustellen. Dr. Ding ergänzt: „Solche Solarzellen sind bereits nachweislich die bestmögliche Architektur für hocheffiziente Solarzellen mit kristallinem Silizium“. NextBase hat sich verschiedene Zwischenziele gesetzt, um sein übergeordnetes Ziel zu erreichen: Solarzellen und zugehörige Module mit Wirkungsgraden, die 26 % bzw. 22 % übertreffen. Dieser Fortschritt im Wirkungsgrad wird durch die Anwendung kosteneffizienter Verfahren erreicht, mit denen die Kosten der Module auf unter 0,35 EUR/Wp verringert werden. Die Projektpartner sind angetreten, nachzuweisen, dass ineinander greifende rückseitenkontaktierte Silizium-Heteroübergangs-Solarzellen und Module zu wettbewerbsfähigen Kosten hergestellt werden können. Bisher konnten sie solche Solarzellen mit einem zertifizierten Wirkungsgrad von 25 % demonstrieren. Dr. Ding erklärt: „In der Praxis konnte NextBase für Europa den Weltrekord in Sachen Wirkungsgrad für Solarzellen aus kristallinem Silizium holen und gleichzeitig einen einfachen Verfahrensablauf für diesen Gerätetyp anwenden.“ Darüber hinaus haben die Forschenden eine neuartige Anschlusstechnik für diese Art der Solarzellen auf der Grundlage eines mehrdrahtigen Ansatzes mit einem Modulwirkungsgrad von bis zu 23,2 % aufgezeigt. Sollten die Ziele erreicht werden, helfen die Effizienzsteigerungen, „das Vertrauen der Investoren steigern, in europäische PV-Unternehmen und die PV-Technologie zu investieren.“ Innovationsförderung im Bereich der Silizium-Heteroübergangs-Solarzellen Die Forschenden arbeiten daran, hochwertige einkristalline Siliziumwafer vom Typ N sowie einen industriellen Prototyp für einen plasmagestützten, chemischen Gasphasenabscheidungsreaktor für ineinander greifende rückseitenkontaktierte Silizium-Heteroübergangs-Solarzellen herzustellen. Sie untersuchen außerdem die Zuverlässigkeit und den Lebenszyklus von solchen Solarmodulen für die Industrie und erarbeiten eine Lebenszyklus-Kosten-Analyse für die NextBase-Technologien. Dr. Ding schlussfolgert: „NextBase wird der europäischen PV-Industrie neuen Schwung verleihen, indem es Europa in eine Führungsposition in der fortschrittlichen, erstklassigen Hochleistungs-PV-Technologie mit kristallinem Silizium hebt.“ Erfolgreiche Ergebnisse würden erstmals die Herstellung kosteneffektiver hochwertiger PV-Module in Europa erlauben, nachdem der Markt bisher von Asien dominiert wurde. „So könnte eine wesentliche Lücke geschlossen werden, die sich in der Wertschöpfungskette für PV-Anlagen in Europa aufgetan hat.“

Schlüsselbegriffe

NextBase, Solarzellen, ineinander greifende rückseitenkontaktierte Silizium-Heteroübergangs-Solarzellen, kristallines Silizium (c-Si), PV-Module, Wafer, Lebenszyklus

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