Berlin 2008 – wissenschaftliches Programm

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HL: Fachverband Halbleiterphysik

HL 17: Poster I

HL 17.47: Poster

Montag, 25. Februar 2008, 16:30–19:00, Poster D

Minimierung von seriellen Widerstandsverlusten in Solarzellen mit Hilfe von SPICE-Netzwerksimulation — •Marc Steiner, Simon Philipps, Martin Hermle, Frank Dimroth und Andreas Bett — Fraunhofer ISE, Heidenhofstrasse 2, 79110 Freiburg, Deutschland

Der photovoltaisch generierte Strom einer Solarzelle wird über eine kammartige Struktur metallischer Finger eingesammelt. Der Wirkungsgrad von Solarzellen hängt unter konzentriertem Sonnenlicht wesentlich von der Geometrie dieser Kontakte auf der Vorderseite der Solarzelle ab. Bei einer Konzentration von 500 Sonnen entstehen Stromdichten von etwa 15A/cm2. Deshalb ist es wichtig die Geometrie und Verteilung der Metallfinger in Bezug auf die ohmschen Widerstandsverluste zu optimieren ohne dabei zuviel aktive Fläche abzuschatten. Die Solarzelle wurde mit Hilfe des Zweidiodenmodells und einer Netzwerksimulation der SPICE-Familie zur digitalen Berechnung elektrischer Schaltkreise modelliert. Die Simulation wurde anhand gemessener Materialparameter (Dunkelströme, spez. Widerstände) parametrisiert und die Ergebnisse wurden mit Messdaten von speziell hierfür hergestellten Testzellen validiert. Der Verlauf der wichtigsten Solarzellenkenngrößen wie Wirkungsgrad und Füllfaktor gegenüber der Konzentration wurde durch das Modell gut wiedergegeben. Physikalische Effekte wie der nicht passivierte Solarzellenrand wurden durch zusätzliche Randdioden reproduziert, um auch die optimale Solarzellengröße ermitteln zu können. Die Methodik der Netzwerksimulation, sowie ein Vergleich von experimentellen und gerechneten Daten, werden vorgestellt.