Hocheffiziente Silizium-Solarzellen für Autodächer

Mit HWCVD hergestellte Si-Schichten für eine Heterostruktur-Solarzelle.
© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg
Mit HWCVD hergestellte Si-Schichten für eine Heterostruktur-Solarzelle.

Herausforderung 

Fahrzeugintegrierte Hochleistungs-Solarzellen können nur dann erfolgreich eingesetzt werden, wenn sie den hohen Anforderungen im Automobilbau entsprechen. Daher sind vor allem hohe Wirkungsgrade bei geringen Kosten die optische Erscheinung (Farbe, Anmutung) sowie die Herausforderungen an die Dachverglasung in Fahrzeugen (z. B. Hagelschlagtest, Temperatur- und Klimawechselbeständigkeit) wichtig.

Lösung 

Im Projekt wurden hocheffiziente Heterostruktursolarzellen hergestellt, bei denen alle erforderlichen Silizium-Schichten mittels Heißdraht-CVD vom Fraunhofer IST hergestellt wurden. Im Vergleich zu den bisher üblichen PECVD-Prozessen stellt HWCVD durch das einfachere Anlagenkonzept, seine hohen Abscheideraten (bis zu 7 nm/s) und die stark verbesserte Gasausnutzung (> 80 %) eine kostengünstigere Alternative für die Herstellung der Funktionsschichten dar.

Mehrwert 

Die erfolgreiche Herstellung von SHJ Solarzellen mittels HCVD wurde auf großen M2-Waferflächen (156 x 156 mm²) gezeigt. Trotz mehrfach unterbrochener Prozesskette (Waferätzung und -reinigung, TCO-Abscheidung, Metallisierung erfolgte bei den Partnern) wurden Zellwirkungsgrade von 19,75 % auf dieser Wafergröße demonstriert. 

Einblicke ins Projekt

7-Kammer-Durchlaufanlage zur Abscheidung von Silizium und Siliziumnitridschichten mit dem Heißdraht-CVD-Verfahren.
© Fraunhofer IST, Rainer Meier, BFF Wittmar
7-Kammer-Durchlaufanlage zur Abscheidung von Silizium und Siliziumnitridschichten mit dem Heißdraht-CVD-Verfahren.
Ladungsträger-Lebensdauer-Mapping eines M2 Wafers nach 30-minütigem tempern an Luft bei 220 °C bei einer a-Si Passivierschichtdicke von 6 nm.
© Fraunhofer IST
Ladungsträger-Lebensdauer-Mapping eines M2 Wafers nach 30-minütigem tempern an Luft bei 220 °C bei einer a-Si Passivierschichtdicke von 6 nm.

Förderhinweis

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

 

 

Das Projekt wurde gefördert durch das Bundesminsterium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit der Fördernummer 0324074A-H (PATOS).