Im September 2022 ist am ISC Konstanz das Forschungsprojekt „Selektive Polysilizium Finger“ (SelFi) gestartet, das zusammen mit den Projektpartnern Centrotherm, Cell Engineering und Fraunhofer CSP durchgeführt wird und über einen Projektzeitraum von drei Jahren läuft. Das Forschungsbudget für den ISC Konstanz liegt bei 1,5 M€.
In SelFi soll ein industrieller Herstellungsprozess zur Implementierung von lokalen passivierten Kontakten an der Vorderseite von TOPCon Solarzellen entwickelt und anschließend auch für IBC Solarzellen nutzbar gemacht werden. Für beide Zellkonzepte sollen die Kontakte mittels LECO Prozess optimiert werden.
TOPCon Solarzellen wurden in den letzten Jahren von vielen Forschungsinstituten und Firmen entwickelt und werden nun zunehmend in industrieller Produktion hergestellt und kommerziell vertrieben. Dabei werden Voc von knapp über 700 mV erreicht und Wirkungsgrade von 23.0-23.8% erzielt. Die Spannung solcher Zellen wird vor allem durch die Rekombination auf der Vorderseite limitiert, weshalb eine Verbesserung der Zellvorderseite notwendig ist, um weitere Wirkungsgradsteigerungen erzielen zu können. Um optische Verluste durch parasitäre Absorption zu vermeiden sind dafür strukturierte passivierten Kontakten notwendig.
Die zu entwickelnde Ergänzung zum Standard TOPCon Prozessfluss basiert auf lokaler Laserdotierung von poly-Si zur Herstellung von in alkalischer Lösung ätzstabilen p+ poly-Si Bereichen (angemeldet zum Patent von ISC Konstanz). Auf diese Weise sollen auf der Vorderseite der Solarzelle lokale passivierte Kontakte implementiert werden um den Wirkungsgrad der Solarzelle, vor allem durch eine erhöhte Zellspannung von 715-720 mV, deutlich zu steigern.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit des Verfahrens zur Herstellung solcher lokalen Kontakte besteht bei IBC Solarzellen. Hierbei ermöglicht die lokale Behandlung durch den Laser die Herstellung separater p+ dotierter poly-Si Bereiche. Auf diese Weise soll die am ISC Konstanz entwickelte und mittlerweile in industrieller Massenfertigung produzierte ZEBRA Zelle verbessert werden um weitere Effizienzsteigerungen zu ermöglichen.
Neben der Herstellung solcher strukturierten poly-Si Flächen, stellt deren Kontaktierung mittels siebgedrucker Silberpasten eine wichtige Herausforderung dar. Insbesondere die rekombinationsarme Kontaktbildung bei p+ dotierten poly-Si Schichten ist derzeit noch nicht zufriedenstellend gelöst. Daher sollen im Projekt SelFi LECO Prozesse zur Optimierung der Kontakte für TOPCon Solarzellen einerseits und IBC Solarzellen andererseits angewendet und weiterentwickelt werden.
SelFi: Selektive Polysilizium Finger
Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Förderkennzeichen: 03EE1138A
Laufzeit: 01.09.2022 bis 31.08.2025
Budget des ISC Konstanz: 1.527.913 €
Thema: In SelFi soll ein industrieller Herstellungsprozess zur Implementierung von lokalen passivierten Kontakten an der Vorderseite von TOPCon Solarzellen entwickelt und anschließend auch für IBC Solarzellen nutzbar gemacht werden. Für beide Zellkonzepte sollen die Kontakte mittels LECO Prozess optimiert werden.
Projektpartner: centrotherm international AG, CE Cell Engineering GmbH, Fraunhofer CSP