Fraunhofer-ISE mit Solarzelle aus HP-multikristallinem Silicium wieder an der Weltspitze

Solarzelle mit 21,9% Wirkungsgrad - Weltrekord

Die multikristalline Weltrekordsolarzelle aus n-Typ HPM Siliciummaterial hat eine Fläche von 2 x 2 cm. Die Zelle ist sehr gut entspiegelt, daher sind kaum noch Korngrenzen des Siliciummaterials zu erkennen.
Quelle: Fraunhofer-Institut ISE /

Das Potenzial der Photovoltaik (PV) ist noch nicht ausgeschöpft. Industrie und Forschung arbeiten intensiv an der weiteren Effizienzsteigerung und Kostenreduktion für Solarzellen. Für multikristallines Silicium haben die Forscher am Fraunhofer-ISE jetzt einen Wirkungsgrad von 21,9 % erreicht. Das ist aktueller Weltrekord.

Höhere Wirkungsgrade und optimierte Prozessschritte sind entscheidend, um den Preis für Solarstrom noch weiter zu senken. An beiden Stellschrauben arbeitet das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Beim Wirkungsgrad verzeichnen die Freiburger Forscher jetzt einen neuen Weltrekord. Eine multikristalline Silicium-Solarzelle wandelt 21,9 Prozent des Sonnenlichts in elektrische Energie um. Damit hält das Fraunhofer ISE erneut den Weltrekord für multikristalline Siliciumsolarzellen, den es bereits von 2004 bis 2015 innehatte. Die Solarzelle besteht aus n-Typ High Performance (HP) multikristallinem Silicium, das eine im Vergleich zu p-Typ höhere Toleranz gegenüber wichtigen Verunreinigungen, insbesondere Eisen, hat. In der industriellen Fertigung wird heute multikristallines p-Typ Siliciummaterial eingesetzt und die durchschnittlichen Wirkungsgrade liegen bei 19 Prozent. Der vom Fraunhofer ISE eingeschlagene neue Material- und Technologieansatz hat das Potenzial den Wirkungsgrad für multikristallines Silicium in naher Zukunft auch noch weiter zu verbessern.

Vom Material bis zur Zelltechnologie
»Wir freuen uns sehr über dieses herausragende Ergebnis, das ganz wesentlich darauf beruht, dass wir die gesamte Wertschöpfungskette der Silicium-Photovoltaik am Fraunhofer ISE bearbeiten«, sagt Institutsleiter Dr. Andreas Bett. Aus der gesamten Palette von der Kristallisation des Siliciums bis hin zur Qualitätssicherung von PV-Kraftwerken waren bei der aktuellen Weltrekordsolarzelle die Stufen Materialentwicklung, Charakterisierung und Zelltechnologie beteiligt. Die Forschergruppen am Fraunhofer ISE standen im intensiven Austausch, um das Material und den Zellprozess in Abstimmung zu optimieren.
Die Fraunhofer Forscher bleiben aber beim Weltrekord nicht stehen, die Arbeiten gehen weiter. Das Projekt «multiTop», in dessen Rahmen das Rekordergebnis erzielt wurde, läuft noch bis März nächsten Jahres. Ein weiteres Ziel ist formuliert: Für die multikristallinen n-Typ Wafer soll eine weiterführende Zelltechnologie entwickelt werden, die das Potenzial dieses Materials aufzeigt. Die Frage ist, wie weit sich die Effizienzlücke zu monokristallinem Material schliessen lässt.