Forschern des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) ist es gelungen, neue Spitzen-Wirkungsgrade für einfach herzustellende großflächige Siliziumsolarzellen zu erreichen. Wandeln derzeit die Zellen durchschnittlich 14-19 Prozent des Sonnenlichts in elektrische Energie um, so haben die Forscher die 20-Prozent-Marke bereits im Blick. Die Übertragung ihrer Ergebnisse in die Produktion wird \- parallel zur rasanten Marktentwicklung in Deutschland \- die Kosten für photovoltaisch erzeugten Strom weiter senken.

Die beim ISE untersuchten Zellstrukturen unterscheiden sich zum einen in der Art des verwendeten Siliziummaterials, das als Basis bezeichnet wird, und zum anderen in der Art des so genannten Emitters, einer dünnen Schicht, die die elektrischen Ladungsträger sammelt.

Man spricht von n-Typ Solarzellen, wenn die Basis negativ und von p-Typ Solarzellen, wenn die Basis positiv leitend ist. Dabei ist der Emitter immer umgekehrt zur Basis gepolt. Für eine n-Typ Siliziumsolarzelle mit Aluminium-legiertem Emitter erreichten die Forscher nun einen Wirkungsgradrekord von 19,3 Prozent. Ebenfalls für eine n-Typ Siliziumsolarzelle, aber mit einem Bor-diffundierten Emitter, erreichte das ISE einen Wirkungsgrad von 19,6 Prozent. Als weiteres wichtiges Ergebnis erzielten die Wissenschaftler für p-Typ Solarzellen mit Phosphor-diffundiertem Emitter und unter Anwendung der am Fraunhofer ISE entwickelten und patentierten Laser-fired-contact (LFC) Technologie 19,6 Prozent Wirkungsgrad.

Alle Solarzellen wurden auf 125 x 125 mm2 großen einkristallinen Siliziumscheiben gefertigt. Ein großer Vorteil ist, dass bei der Herstellung keine aufwändigen Justage- oder Strukturierungsschritte benötigt werden, was den Prozessablauf wesentlich vereinfacht und beschleunigt.

Mit den aktuellen Ergebnissen der Freiburger Forscher rücken Wirkungsgrade über 20 Prozent für die Massenfertigung von Siliziumsolarzellen in die nahe Zukunft.