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11.11.2016 | Photovoltaik | Im Fokus | Onlineartikel

Neue Kontakte verhindern Verluste bei PV-Zellen

Autor:
Frank Urbansky

Photovoltaik-Zellen geben unter Verlusten den erzeugten Strom über Metallkontakte ab. Ein neuartiges Material verhindert das komplett. Das steigert die Effizienz dieser Technologie deutlich.

Strom aus Solarzellen ist eine unkomplizierte Angelegenheit. Das Silizium innerhalb der PV-Module erzeugt aus dem Sonnenlicht positive und negative Ladungsträger. Die werden über unterschiedlich behandelte Bereiche des Siliziums an der Vorder- und Rückseite abgeführt. "Etwa 90 % der weltweiten Solarzellenproduktion basiert auf Silizium. Hiervon werden etwa 95 % als kristalline Zellen mit massivem Siliziumkörper hergestellt, der verbleibende Anteil als Dünnschichttechnologien mit auf einen Träger aufgebrachten Halbleiterschichten", beschreibt Springer Autor Jörg Scheffler die Bedeutung des Metalls in seinem Buchkapitel "Technologien dezentraler Stromerzeugung"

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Technologien dezentraler Stromerzeugung

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Träger des Abführungsprozesses aus den Photovoltaik-Modulen sind Metallkontakte. Die Technologie ist mit hohen Verlusten verbunden. Der Physiker Udo Römer hat nun an der Leibniz Universität Hannover sogenannte POLO Kontakte neu entwickelt. POLO steht für "polycrystalline Silicon on Oxide" und beschreibt die neu verwendeten Schichten. Um die positiven Ladungsträger auf der einen und die negativen Ladungsträger auf der anderen Seite der Solarzelle zu leiten, hat der Wissenschaftler je eine weitere Schicht Silizium für die POLO Kontakte benutzt. Diese hat jedoch eine andere Struktur als im Inneren der Zelle.

Technologie im Nanometer-Bereich

Dieses polykristalline, leitfähige Silizium wird als dünne Schicht auf einem hauchdünnen Film aus Siliziumoxid aufgetragen. Diese isolierende Zwischenschicht passiviert die Kontakte. Durch Erhitzen auf Temperaturen um die 800 Grad Celsius entstehen winzig kleine Poren in der darunter liegenden Passivierung. Der Durchmesser der Poren liegt im Nanometerbereich. Durch sie können die Ladungsträger nahezu ohne Verluste über die polykristalline Siliziumschicht und die Metallkontakte weitergeleitet werden. Der Ertrag der Solarzelle bleibt also fast komplett erhalten.

Wichtig gegen schwachen Wirkungsgrad

Die Aussichten auf industrielle Anwendung seien deshalb sehr gut, so die Hochschule. Udo Römer wurde gemeinsam mit Frank Feldmann vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg mit dem SolarWorld Junior Einstein Award 2016 ausgezeichnet.

Die Forschungsergebnisse sind äußerst wichtig, da Silizium-Solarzellen nur über eine geringen Wirkungsgrad verfügen. "Die besten photovoltaischen Anwendungen von Silicium nähern sich heute dem Wirkungsgrad von 20 Prozent", schätzt Springer Autor Hayley Birch in seinem Buchkapitel "Solarzellen". Deswegen ist jedes Mittel, das diesen Wirkungsgrad erhöht, notwendig.

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2016 | OriginalPaper | Buchkapitel

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Quelle:
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2015 | OriginalPaper | Buchkapitel

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Quelle:
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