Logo ISC

Research for a sunny future!

Alle Anlagen unserer Solarzellenlinie werden so auch in der Industrie eingesetzt, nur dass die Be- und Entladung bei uns händisch erfolgen – auch um die Anlagen flexibel nutzen zu können. Damit können wir Details an bestehenden Technologien verbessern und neue Technologien für morgen entwickeln.

Alle unsere Zell-Technologie-Prozesse orientieren sich am Standard PERC (Passivated Emitter and Rear Contact) Prozess, der zu hohen mittleren Wirkungsgraden von 22,5% und den niedrigsten Herstellungskosten von ca. 8€ct/Wp führt. Die zu prozessierende Wafergröße am ISC beträgt mittlerweile bis zu M6 (166x166mm2). Mit einer Analogie zu den Mobil-Funknetzen, möchten wir im Folgenden die Prozesse als 4G (derzeit), 5G (zukünftig und im Labor gezeigt) sowie 6G (zukünftige Technologien) bezeichnen.

4G Prozesse

Prozesse wie PERC, oder Prozesse die zu 90% auf der PERC Technologie basieren (nPERT, IBC ohne passivierende Kontakte) nennen wir in der „Mobilfunkanalogie“ 4G Prozesse. Diese laufen schnell, stabil und führen zu hohen mittleren Wirkungsgraden bis zu 22,5%- bei ZEBRA sogar deutlich über 23%.

nPERT- Passivated Emitter and Rear Totally diffused (BiSoN/MoSoN):

Diese Technologien kommen ohne passivierende Kontakte aus und erreichen dennoch hohe Wirkungsgrade. BiSoN kommt allerdings nicht über 685mV hinaus und wird von uns deshalb nicht mehr weiter entwickelt oder zum Technologietransfer angeboten. Hier arbeiten wir an einer Weiterentwicklung (5G), an dem sogenannten polyBiSoN oder TuKaN (auch polyPERT, TOPCon oder auch PERP). Die MoSoN Technologie ist mit sehr geringen Herstellungskosten-) und einer hohen Spannung von 700mV eine sehr gute Alternative zu PERC. Die MoSoN Technologie kann nicht nur Wirkungsgrade bis 23% erreichen, sondern besitzt weitere Vorteile gegenüber der PERC Technologie- wie eine geringere Degradation, effektivere Ausnutzung des Schwachlichts und bessere Funktionsfähigkeit bei hohen Temperaturen.

IBC – Interdigitated Back Contact (ZEBRA):

Die ZEBRA Technologie ist die kosteneffektivste IBC Technologie auf dem PV Markt mit einem in der Industrieproduktion nachgewiesenen mittleren Wirkungsgrad von über 23,3% und Spannungen über 700mV. Diess ist der einzige „4G Prozess“ in der c-Si Photovoltaik, der uns bekannt ist, der hohe Spannungen erreicht. Wie die MoSoN Solarzellen, degradierten auch ZEBRA Solarzellen nicht und können das Licht effektiver als PERC-Zellenin Strom umwandeln. Die Kosten von ZEBRA können weiter gesenkt werden, wenn bei der Metallisierung die Silbermenge reduziert oder Silber in Zukunft durch Kupfer oder Aluminium ersetzt wird.

5G Prozesse

Unsere 5G Prozesse, die zu sehr hohen Wirkungsgraden über 23% führen, aber noch nicht die Stabilität von 4G Prozessen erreichen, basieren zu ca. 70% auf der PERC-Technologie. Sie benötigen eine weitere Entwicklung der sogenannten poly-Silizium-Abscheidung, die einseitig, schnell und am besten mit in-situ Dotierung arbeiten sollte. Diese Technologie wird von unseren Industriepartnern Centrotherm (PECVD), Von Ardenne (PECVD, PVD) und Schmid (APCVD) entwickelt.

polyPERC IBC (POPEI)

Diese Technologie wird wahrscheinlich, wegen den immer häufiger verwendeten Ga-dotierten Cz-Si Wafern, auch in IBC Konfiguration industriell eigesetzt werden. Diese Zelltechnologie soll in einem öffentlich geförderten Projekt entwickelt werden.

polyPERT (polyBiSoN/polyMoSoN)

Die polyPERT Technologie, auch TOPCon genannt, wird in mehreren öffentlichen Projekten am ISC Konstanz entwickelt und kann zu bifazialen Solarzellen mit Wirkungsgraden von über 23% mit Spannungen von über 705mV führen.

polyIBC (polyZEBRA)

Die poly-Si Technologie kann am effektivsten in IBC Solarzellen eingesetzt werden und dort zu Wirkungsgraden über 25% führen. Die Entwicklungen werden im mehreren nationalen öffentlich geförderten Projekten sowie im von der EU geförderten H2020 Projekt HighLite durchgeführt.

6G Prozesse

Um mit dem Zellwirkungsgrad über 27% zu kommen, benötigt man mehrere Absorber, die in (sogenannte Tandem Solarzellen kombiniert werden). Auf die Oberfläche der kristallinen Siliziumsolarzelle wird ein weiterer Halbleiter aufgebracht, der von Partnerinstituten entwickelt wird. Die verschiedenen Absorber können zu sogenannten 2-, 3- oder 4 Terminal Tandemsolarzellen verschaltet werden. Wir arbeiten mit verschiedenen Partnern an allen drei Konzepten. Um die Tandem Technologie schnell in den PV Markt zu bringen, haben wir in Konstanz 2020 den ersten tandemPV Workshop gestartet. Dieser wird nun einmal im Jahr bei unterschiedlichen Partnerinstituten durchgeführt: tandemPV-workshop.com

Ansprechperson: