Kristalline Silicium Dünnschichtsolarzellen auf SSP Substraten
Es wurde eine Anlage zur Herstellung von Silicium-Bandmaterial nach dem SSP-Verfahren aufgebaut und optimiert. Es können damit kostenrelevante (50 EUR/m2) Siliciumbänder mit einer Breite von etwa 20 cm und einer Länge von etwa 1 m hergestellt werden. Auf SSP Material unterschiedlicher Reinheit wurden kristalline Silicium Dünnschicht (kSiDS) Solarzellen hergestellt. Dabei kamen drei verschiedene Ansätze zur Anwendung: Ein epitaktischer Ansatz, in dem die Siliciumschichten direkt auf das Substrat abgeschieden wurden, und zwei Ansätze, bei denen eine Zwischenschicht das Substrat vom kSiDS System trennt und eine Si-Keimschicht durch einen Rekristallisationsschritt vom mikrokristallinen in einen grobkristallinen Zustand überführt wird. Es handelt sich dabei einmal um eine Zonenschmelzrekristallisation (ZMR) auf geschlossener Zwischenschicht und im anderen Fall um eine Großflächenschmelzrekristallisation (LAR) auf einer perforierten Zwischenschicht. Von allen innerhalb dieser Arbeit hergestellten kSiDS Solarzellen lieferte der LAR-Ansatz mit 11.2 den besten Wirkungsgrad auf reinem SSP Substrat. Weltweit ist das der beste Wert für ein derartiges Schichtsystem. Bei Verwendung von metallurgischem SSP Substrat brachte ebenfalls der LAR-Ansatz mit 8.6 den besten Wirkungsgrad hervor. Die rechnerische Simulation von kSiDS Solarzellen nach dem LAR-Ansatz wurde am Beispiel der Zelle mit dem besten Wirkungsgrad durchgeführt. Dabei wurde die inhomogene Kristallqualität des Materials berücksichtigt, indem Bereiche mit unterschiedlich hohen Diffusionslängen eingeführt wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Dicke der aktiven Schicht nicht größer als die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger werden darf, um nicht der Solarzellenperformance zu schaden.
Bandziehverfahren, Silicon, Thin Film, Solar Cell, Ribbon, Recrystallisation
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