Kostengünstigere Solarzellen durch neue Beschichtung

[22.09.2012]

Low-Cost-Solarzelle: Prozesse für die kostengünstigere Produktion von Solarzellen Der Markt für Photovoltaik ist hart umkämpft. Oft haben asiatische Hersteller in puncto Preis die Nase vorn. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig entwickeln derzeit neue Beschichtungsverfahren und Schichtsysteme, mit denen die Kosten für Solarzellen deutlich gesenkt werden können.
 
Wie das Wochenblatt Westfalen-Lippe berichtet, sind Solarzellen mit hohen Wirkungsgraden von bis zu 23 % ein besonderer Hoffnungsträger in der Photovoltaik-Industrie. Diese HIT-Zellen (Heterojunction with Intrinsic Thin layer) bestehen aus einem kristallinen Siliziumabsorber mit zusätzlichen dünnen Siliziumschichten. Bislang bringt man die Schichten über das Verfahren des Plasma-CVD (Chemische Gasphasenabscheidung) auf das Substrat auf. Dabei kommt unter anderem das Gas Silan zum Einsatz. Das Problem beim Verarbeitungsprozess ist, dass nur 10 bis 15 % des teuren Silan-Gasa genutzt werden, 85 bis 90 % gehen verloren.
 
Die Forscher am IST haben nun einen Prozess entwickelt, der fast das gesamte Silan-Gas nutzt und zu einer Einsparung von 85 bis 90 % des teuren Gases führt. Das reduziert die Herstellungskosten für die Schichten um über 50 %. Die Anlage ist dabei die einzige, die die Substrate im Durchlauf beschichtet, man spricht auch von einem Inline-Prozess. Das ist möglich, da das Silizium mit dem neuen Verfahren etwa fünfmal schneller auf der Oberfläche abgeschieden wird als beim Plasma-CVD – bei gleicher Schichtqualität.

Momentan beschichten die Forscher auf einer Fläche von 50 x 60 cm², das Verfahren lässt sich jedoch problemlos auf ein gängiges Industrieformat von 1,4 m² hochskalieren. Ein weiterer Vorteil: Die Anlagentechnologie ist deutlich einfacher als beim Plasma-CVD, daher ist auch die Anlage wesentlich kostengünstiger.
 
Darüber hinaus eignet sich das Verfahren auch für Dünnschichtzellen. Zwar rentieren sich diese mit einem Wirkungsgrad von etwas mehr als 10 % bislang nur mäßig. Als Triplesolarzelle jedoch – also drei Zellen übereinander – steigt der Wirkungsgrad erheblich. Das Problem: Da man für die drei Zellen jeweils große Materialverluste beim Plasma-CVD-Beschichten hat, sind die Triplezellen teuer. Hier sehen die Forscher eine weitere Einsatzmöglichkeit: Mit dem neuen Beschichtungsverfahren würden die Zellen deutlich kostengünstiger. (ad)