Institut Silizium-Photovoltaik

Liquid Phase Crystallization (LPC)

Um mit Modulen, die Wafer-basierte Si-Solarzellen verwenden, konkurrieren zu können, wird eine neue Si-Dünnschichttechnologie benötigt, die die Möglichkeit bietet, die Limitierungen der etablierten Si-Dünnschichttechnologien zu überwinden. Dünne (5 – 20 Mikrometer), polykristalline Silizium (poly-Si) Schichten auf Glas sind hierfür ein attraktiver Kandidat, da sie das Potenzial besitzen, die Vorteile der Dünnschichttechnologien (z.B. geringe Kosten und Materialbedarf oder integrierte Modul Verschaltung) mit den Vorteilen der wafer-basierten Si-Photovoltaik (hohe Wirkungsgrade) zu kombinieren.

Die am HZB in Kooperation mit der TU Hamburg-Harburg entwickelte Flüssigphasenkristallisation (engl. liquid phase crystallization, LPC) mittels elektronenstrahl oder CW-laser ermöglicht inzwischen die Herstellung von poly-Si Schichten, die Wafer äquivalente morphologische und elektronische Eigenschaften aufweisen. Die poly-Si Schichten weisen langgestreckte Körner mit einer Weite bis zu einigen Millimetern und einer Länge von mehreren Zentimetern auf. Die hohe elektronische Qualität dieser Schichten spiegelt sich in Leerlaufspannungen bis zu 661 mV wieder.

Berücksichtigt man die hohe Qualität des LPC-Materials  und den sehr frühen Entwicklungsstand, so ist zu erwarten, dass mit dieser neu entstandenen poly-Si Dünnschicht-Technologie in den nächsten Jahren „single-junction“ Wirkungsgrade von 18% oder sogar darüber hinaus erreicht werden können.  Für eine Kommerzialisierung dieser Technologie ist jedoch die Maximierung der Materialqualität nicht ausreichend. Gleichzeitig sind die Skalierbarkeit und der Kostenvorteil im Vergleich zu den etablierten Technologien zu demonstrieren, weshalb sich die Entwicklungsarbeit in zwei Hauptthemen gliedert.

• Hocheffizienzzellen und Material Entwicklung
• Low-cost Prozesse und Mini-Module