POLO IBC Solarzellen: Wie das ISFH industrielle Wirkungsgrade von 24,5 Prozent erreicht und den Weg zu 26 Prozent vorbereitet

Am ISFH beschäftigen wir uns nicht nur mit der Frage, wie sich der Wirkungsgrad von Siliziumsolarzellen steigern lässt. Entscheidend ist für uns auch, ob neue Zellkonzepte unter realistischen Produktionsbedingungen bestehen und angewandt werden können. Effizienz allein reicht nicht aus, wenn sie nur unter Laborbedingungen erreichbar ist oder vollständig neue Fertigungsinfrastrukturen in der Industrie erfordert.

Vor diesem Hintergrund haben wir in den vergangenen Jahren eine industrielle Prozesssequenz für POLO IBC Solarzellen entwickelt. Ziel war es, die bekannten Vorteile von IBC Architekturen mit einem Fertigungsansatz zu verbinden, der sich eng an bestehende PERC+ Produktionslinien anlehnt. Mit der hier vorgestellten Arbeit zeigen wir, dass dieses Ziel erreichbar ist.

24,5 Prozent Wirkungsgrad mit industrienahen Prozessen

Im Rahmen der aktuellen Studie konnten wir am ISFH erstmals einen Wirkungsgrad von 24,5 Prozent für POLO IBC Solarzellen auf M2 Wafern realisieren und unabhängig bestätigen lassen. Alle zentralen Prozessschritte wurden dabei mit industrienahen Anlagen im ISFH SolarTeC umgesetzt.

Die erreichten Zellparameter zeigen, dass die Kombination aus SiOx basierten passivierenden Kontakten, einer IBC Architektur und optimierten Antireflexschichten ein hohes Spannungsniveau und eine hohe Stromdichte ermöglicht. Gleichzeitig wurde deutlich, dass die Prozesssequenz robust genug ist, um reproduzierbar hohe Ergebnisse zu liefern.

Technologietransfer in die Industrie

Ein zentraler Aspekt unserer Arbeit ist die Nähe zum industriellen Standard. Nur einige Schritte des PERC+-Prozesses, vor allem die Dotierung, werden durch den POLO-IBC-Prozess ersetzt. Die bestehende Textur sowie die Prozesse der Passivierung, des Lasers und des Siebdrucks können jedoch weiterhin verwendet werden.  Gemeinsam mit Kalyon PV haben wir daher begonnen, den POLO IBC Prozess auf eine bestehende PERC+ Produktionslinie zu übertragen. Erste Testwafer auf M10 Ga dotierten Cz Wafern zeigen iVoc Werte bis 727 mV und bestätigen die hohe Passivierungsqualität unter industriellen Bedingungen

Diese Resultate belegen für uns wesentlich, dass diese Technologie nicht nur auf das Labor beschränkt ist, sondern es möglich ist, bestehende Produktionslinien weiter zu verwenden und sie schrittweise auf höhere Wirkungsgrade umzustellen.

Warum POLO IBC nicht das Ende der Entwicklung ist

Trotz der erreichten 24,5 Prozent ist uns bewusst, dass die POLO IBC Architektur physikalische Grenzen aufweist. Insbesondere die Rekombination am Al BSF Kontakt limitiert den erreichbaren Wirkungsgrad auf unter 25,5 Prozent.

Aus diesem Grund arbeiten wir am ISFH bereits an der nächsten Generation, der POLO2 IBC Solarzelle. Dieses Konzept ersetzt den Al BSF Kontakt durch einen p Polysilizium Passivkontakt und erlaubt damit passivierende Kontakte für beide Ladungsträger. Damit schaffen wir die Voraussetzung für deutlich höhere Spannungen und Wirkungsgrade.