Quelle: ise.fraunhofer
Die Verwendung von Carrier-selektive Ladekontakte ermöglicht die Realisierung des höchsten Wirkungsgrade von Solarzellen unter Beibehaltung einer potenziell schlanken Prozessablauf. Mit 25,3 % für eine n-Typ-Solarzelle mit vollflächige kostenlos Träger-selektive Rückseite Kontakt hält Fraunhofer ISE den Weltrekord für Silizium-Solarzellen, die auf beiden Seiten kontaktiert. n-Typ Silizium bietet den Vorteil einer höheren Toleranz gegenüber Verunreinigungen. Jedoch steigt durch den unteren Segregation Koeffizienten im Vergleich zu p-Typ-Silicium, die Variation in der Basis Widerstand. Dank der eindimensionalen Stromfluss von Solarzellen mit Träger-selektive Ladekontakte beeinflusst die Basis Widerstand Zellleistung nicht deutlich. Es zeigte sich zum ersten Mal für base Widerstände zwischen 1 und 10 Ωcm, das mehr als 25 % Effizienz erreicht werden können.
Der Träger-selektiven Kontakt kostenlos TOPCon (Tunnel Oxidschicht passiviert Kontakt) am Fraunhofer ISE entwickelt basiert auf eine ultra-dünne Tunnel-Oxid in Kombination mit einer dünnen Silikonschicht und ermöglicht hervorragende kostenlos Träger Selektivität. Mit Hilfe dieser TOPCon Rückseite (Zelle Struktur, Abb. 1, 20´20 mm2), ein Rekord Maß an Effizienz von 25,3 % (VOC= 718 mV, Js= 42,5 mA/cm2FF = 82,8 %) n-Typ Silizium für eine Solarzelle auf beiden Seiten kontaktiert erreicht werden konnte.
Die Qualität der Silizium-Wafer ist unerlässlich für die Produktion von hocheffizienten Solarzellen. Durch die höhere Toleranz gegenüber Verunreinigungen sowie der Mangel an lichtinduzierte Degradation (LID) werden die derzeit höchsten Grad an Effizienz auf n-Typ Silizium (im Labor sowie in der Fertigung) erzielt. Der untere Segregation Koeffizient der n-Typ Silizium im Vergleich zu p-Typ-Silicium bewirkt jedoch eine höhere Variante Basis Widerstand während des Kristallwachstums. Nur Silizium-Wafer mit bestimmten Ausgangspunkt für Solarzellen mit ausgeprägten seitlichen Strukturen (PERC, IBC), Widerstände und somit nur ein Teil der gesamten Kristallstab verwendet werden kann. Allerdings hat der Basis Widerstand aufgrund der eindimensionalen Stromfluss in die Basis der TOPCon Solarzelle kein signifikanten Einfluss auf die Leistung der Solarzelle. Wir konnten zeigen, dass dies auch in der praktischen Anwendung für den höchsten Grad an Effizienz umgesetzt werden kann. Wir erreichten Wirkungsgrade ≥25 % für base Widerstand zwischen 1 und 10 Ωcm. Open-Circuit Spannungen (VOC) > 715 mV und Füllung Faktoren (FF) > 81,5 % wurden für alle base Widerstände erreicht.