Solarmodule aus Deutschland mit Wirkungsgraden von über 20 Prozent, die unter 50 Cent pro Watt kosten. Daran arbeiten Stuttgarter Wissenschaftler mit Hilfe von neuen Lasertechniken.
Photovoltaikstrom ist heute in Deutschland bereits für unter zehn Cent pro Kilowattstunde herzustellen. Das ist günstiger als Strom aus Gas- oder Steinkohlekraftwerken. Doch es könnte künftig noch preiswerter werden: mit Hilfe von Lasertechnik. Wissenschaftlern des Institut für Photovoltaik (IPV) der Universität Stuttgart gelang es vor rund einem Jahr, laserdotierte Rückseitenkontakt-Solarzellen aus kristallinem Silizium mit nahezu 22 Prozent Wirkungsgrad herzustellen – bisher eine Rekordmarke, der nur auf einer kleinen Fläche von 20 mal 20 Millimetern zu realisieren war. Im einem vom Wirtschaftsministerium geförderten Forschungsprojekt will das IPV solche Solarzellen auf einer Fläche von 125 mal 125 Millimetern herstellen. Und damit für die Massenproduktion tauglich machen. Ziel der Forscher ist es, großflächige Solarmodule mit Wirkungsgraden über 20 Prozent zu Produktionskosten von unter 50 Cent pro Watt herzustellen.
Feine Strukturierung der Dotierungen
Standard Siliziumsolarzellen besitzen auf den Vorderseiten Kontaktfinger aus Silber. Diese können Teile der Zellen abschatten, was die Effizienz der Zelle vermindert. Eine weitaus höhere Ausbeute ermöglichen so genannte Solarzellen mit Rückseitenkontakt. Die Vorderseite bleibt frei für die Energieproduktion. Herausforderung: Dieser Solarzellentyp erfordert eine sehr feine Strukturierung der Dotierungen und Kontaktierungen auf der Rückseite. In herkömmlichen Siliziumsolarzellen erzeugen unterschiedlich dotierte Bereiche, ein elektrisches Feld: den pn-Übergang. Üblicherweise diffundieren dazu bei hohen Temperaturen Fremdatome, wie Bor und Phosphor, in Silizium ein.
Solarzellen mit Rückseitenkontakt benötigen viele dieser pn-Übergänge auf der Rückseite. Zur Fertigung dieser feinen Strukturen sind für gewöhnlich aufwendige und teure Maskierschritte notwendig. Ein Laser der Stuttgarter Forscher ermöglicht es, verschiedenste Dotierungen mit einer Auflösung unter drei hundertstel Millimeter herzustellen. Mehrere Prozessschritte entfallen dadurch. Das Projekt, kurz RückSi-Skal1, soll zeigen, dass sich der Zellprozess relativ rasch in die Produktion umsetzen lässt. (nhp)
