1993-10-01  –  1996-09-30

164.568,38 EUR

Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik, Halle (Saale), Sachsen-Anhalt

0329536E/0

Kristallines Silizium Basismaterial [EB1011]

41200024/1  –  Verbesserung des Materialverständnisses von multikristallinem Silicium für Solarzellen

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE1)

Das Ziel des Projektes war die Untersuchung der Auswirkungen von Ausscheidungen auf den Wirkungsgrad von Solarzellen. Die relevanten Prozesse sind dabei eine Verringerung der Minoritätsträgerlebensdauer durch Mikrodefekte und die Beeinflussung der IU-Kennlinien der Solarzellen durch lokale Kurzschlüsse (Shunts).
Im Rahmen des Arbeitsprogrammes wurden im Ausgangsmaterial, in fertigen Solarzellen und in speziell verunreinigtem Material mittels Transmissions-Elektronenmikroskopie und Laserstreutomographie Ausscheidungen nachgewiesen. Durch thermographische Methoden wurden lokale Inhomogenitäten der IU-Kennlinien abgebildet. Anschließend wurde die Natur der gefunden Shunts mit rasterelektronenmikroskopischen Methoden untersucht.
Durch Anwendung einer neuen Präparationstechnik konnten erstmals auch in multikristallinem Ausgangsmaterial Mikrodefekte im Transmissionselektronenmikroskop gefunden werden. Dadurch konnten drei verschiedene Arten von Mikrodefekten identifiziert werden. Diese sind: planare Defekte auf 111 Ebenen, sphärische Teilchen mit komplexer, teils amorpher Struktur und eine möglicherweise modifizierte Art der Planardefekte. Korrelationen zu Ätzversuchen ergaben, dass die Gesamtdichte der nachgewiesenen Mikrodefekte mit der Ätzgrubendichte korreliert.
Durch die Untersuchung der IU-Kennlinien auf Shunts, konnte mit den Ergebnissen eine Abschätzung des Wirkungsgrades als Funktion der Beleuchtungsintensität einer hypothetisch idealen Zelle im Vergleich zu einer realen Zelle vorgenommen werden. Es ergab sich eine theoretische Verbesserung des Wirkungsgrades bei voller Beleuchtung und unter Vermeidung aller Shuntaktivitäten von etwa 10 Prozent. Bei einem Zehntel der vollen Beleuchtungsstärke steigt die mögliche Verbesserung auf 40 Prozent an. Damit konnte gezeigt werden, dass der Einfluss von Shunts vor allem bei niedriger Beleuchtungsstärke deutlicher höher ist als bis dahin angenommen wurde.