Münster 1999 – wissenschaftliches Programm

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HL: Halbleiterphysik

HL 44: Photovoltaik III

HL 44.1: Vortrag

Freitag, 26. März 1999, 12:15–12:30, H3

Effiziente Solarzellen aus amorphem Silizium auf texturiertem Zinkoxid — •Stephan Wieder, Oliver Kluth, Hilde Siekmann, Tobias Roschek, Wilfried Reetz, Joachim Müller, Bernd Rech und Heribert Wagner — Institut für Schicht- und Ionentechnik, Abteilung Photovoltaik, Forschungszentrum Jülich, 52425 Jülich

Rekordwirkungsgrade für Dünnschichtsolarzellen aus amorphem Silizium (a-Si) in p-i-n-Struktur („superstrate“) werden im Labor auf mit fluordotiertem Zinnoxid (SnO₂:F) beschichteten Glassubstraten erreicht, die durch ihre optimierte Oberflächenstruktur ein effektives „light trapping“ ermöglichen. Für eine industrielle Nutzung sind diese Substrate (Asahi Typ U) zu teuer und nicht großflächig erhältlich. Kostengünstige SnO₂/Glas-Substrate („Floatline“-TCO), wie sie für die Herstellung von a-Si Solarmodulen verwendet werden, zeigen deutlich schlechtere optische Eigenschaften. Ein neuer Ansatz ist die Verwendung von aluminiumdotiertem Zinkoxid (ZnO:Al), das durch Magnetron-Sputtern hergestellt und anschließend in einem naßchemischen Ätzprozeß texturiert wird. Diese ZnO-Substrate erfordern eine Anpassung des Solarzellenprozesses. Extrem dünne mikrokristalline (µc) Si p-Schichten ermöglichen einen verlustfreien ZnO/p-Kontakt bei gleichzeitig sehr geringen Absorptionsverlusten. Eine zusätzliche amorphe p-Schicht ist notwendig, um hohe Leerlaufspannungen zu erzielen. A-Si/a-Si-Stapelzellen, die sich lediglich im Design des TCO/p-Grenzflächenbereichs unterschieden, erreichten auf den texturierten ZnO:Al-Substraten mit 10.2 % ähnlich hohe Anfangswirkungsgrade wie auf Asahi U (10.3 %). Im Vergleich dazu konnte auf Floatline-TCO nur ein maximaler Anfangswirkungsgrad von 9 % erreicht werden.