Wagner, Philipp

Arbeitstitel

Entwicklung industrierelevanter laserbasierter Fertigungsverfahren zur Strukturierung und Verschaltung von rückseitenkontaktierten Silizium-Heterosolarzellen

Betreuung

Prof. Dr. Bernd Rech, TU Berlin; Prof. Dr. Bert Stegemann, HTW Berlin

Abstract

Die Entwicklung hocheffizienter Solarzellkonzepte für die Photovoltaikindustrie ist ein entscheidender Schritt zum Gelingen der Energiewende. Gegenwärtig existieren zahlreiche Ansätze, die sich verschiedener Strukturen, Materialien und Herstellungsmethoden bedienen.

Die siliziumbasierte Hetero-Junction-Solarzelle ist eines der effizientesten Konzepte. Eine relativ dicke n-dotierte monokristalline Si-Absorberschicht wird hierbei beidseitig durch eine jeweils sehr dünne hydrierte amorphe intrinsische Si-Schicht passiviert. Dadurch wird die Oberflächenrekombination, welche einen der limitierenden Faktoren der Effizienz einer Solarzelle darstellt, stark reduziert; Ergebnis ist eine hohe Leerlaufspannung der fertigen Zelle. Die Verknüpfung dieser beiden Hocheffizienzkonzepte zu einer IBC-SHJ-Solarzelle stellt den ultimativen Hocheffizienzansatz in der siliziumbasierten PV dar, da es die Vorteile der beiden vorgenannten Zelldesigns verknüpft.

Zentrales Ziel dieser Arbeit ist daher die Vorbereitung dieser vielversprechenden Technologie zur industriellen Fertigung. Dazu gilt es, industrietaugliche Herstellungsprozesse zur Kontaktierung der Zellen zu entwickeln, um die positiven und negativen Kontakte voneinander zu isolieren und die Solarzellen möglichst verlustfrei zu verschalten. Die bisher gängigen, aber sehr aufwändigen photolithographischen Verfahren sollen vermieden werden. Ein innovativer und vielversprechender Ansatz zur Realisierung des Vorhabens ist die kombinierte Strukturierung mittels neuartiger Lasertechnologie und angepassten Ätzverfahren. Diese lassen sich gut in industrielle Abläufe integrieren, bisher benötigte aufwendige Produktionsschritte können entfallen. Kernziel ist somit die Entwicklung eines vereinfachten, schädigungsfreien laserbasierten Verfahrens, mit dem hocheffiziente IBC-SHJ-Solarzellen schnell und preiswert produziert werden können.