Neues Verbundvorhaben „ZORRO“

PERC Solarzellen möglichst ohne Degradationsverlust

Hocheffiziente Siliziumsolarzellen ohne Wirkungsgradverlust nach der Inbetriebnahme: Darauf zielt das kürzlich gestartete, vom BMWi geförderte Verbundprojekt „Zero-Degradation in mono- und multi-kristallinen PERC-Solarzellen (ZORRO)“ ab. ZORRO wird vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB in Erlangen koordiniert.

PV auf Dach des Berliner Futuriums – Foto © Solarify

Erneuerbare Energien sind heute ein fester Bestandteil des Energiemixes. Bei PV-Solarmodulen besitzt die kristalline Silizium-Technologie einen Weltmarkt-Anteil von ca. 95 Prozent. Mit der Entwicklung der sogenannten PERC (Passivated Emitter and Rear Contact)-Solarzellen konnten in den vergangenen Jahren die Zellwirkungsgrade nochmal einmal deutlich angehoben werden. Sie liegen derzeit bei mehr als 22 % für monokristallines und rund bei 20 % für multikristallines Silizium-Basismaterial. Das Problem: Die PERC-Solarzellen sind sehr anfällig für Degradation, d. h. der Wirkungsgrad der Solarzelle kann im Betrieb um mehrere Prozentpunkte absinken. Eine der Ursachen für diesen Wirkungsgradverlust ist Beleuchtung bei erhöhter Temperatur, das so genannte LeTID (Light and elevated Temperature Induced Degradation)-Phänomen. Der Wirkmechanismus und die Ursache des LeTID-Phänomens sind derzeit aber noch nicht ausreichend verstanden.

Im Rahmen des ZORRO-Verbundvorhabens wird ein Zero-Degradationskonzept für die industrielle Produktionstechnologie von multi- und monokristallinen PERC Solarmodulen erarbeitet. Grundlagenuntersuchungen sollen zunächst ein umfassendes, vertieftes Verständnis für die Prozess- und Materialabhängigkeit von LeTID ermöglichen. Die Ursache für die auftretende Degradation wird dabei einerseits im hergestellten mono- und multikristallinen Wafermaterial gesucht. Andererseits werden einzelne Schritte der Solarzellenprozessierung im Detail analysiert und die Teilergebnisse schließlich zielführend verknüpft. Im Fokus steht das Zusammenspiel aus unterschiedlichsten Verunreinigungselementen im Wafergrundmaterial mit Wasserstoff, der während der Herstellung der Solarzelle im Oberflächenpassivierungsschritt eingebracht wird.

Im Projektkonsortium ZORRO sind vier Forschungseinrichtungen und zwei assoziierte Industriepartner zusammengeschlossen. Das Fraunhofer IISB aus Erlangen, welches das Vorhaben koordiniert, bringt seine Expertise im Bereich der Kristallzüchtung ein und übernimmt die Herstellung von gezielt verunreinigtem Silizium-Grundmaterial. Das International Solar Energy Research Center Konstanz e.V. (ISC) ist für die Herstellung von PERC-Solarzellen zuständig. Die Defekt- und Degradationsuntersuchungen werden von der Universität Konstanz (UKN) sowie dem Institut für angewandte Physik (IAP) der Technischen Universität Bergakademie Freiberg (Sachsen) durchgeführt. Als assoziierte Industriepartner sind die Wacker Chemie AG und die centrotherm international AG am ZORRO-Projekt beteiligt.

->Quelle: IIBS.Fraunhofer.de/de/zorro_2020/perc-solarzellen-ohne-wirkungsverlust