SolarLIFE – Teilprojekt 3: Identifizierung und Analyse von Langzeitveränderungen im Volumen und an den Oberflächen von Silizium-Wafern und Solarzellen

Die nächste Generation industrieller Solarzellen basiert auf der Passivierung der Solarzellenrückseite mit dielektrischen Schichten. Es handelt sich dabei um das sogenannte „Passivated Emitter and Rear Cell“ (PERC) Konzept, das hohe Wirkungsgrade >21% ermöglicht. Je höher das Wirkungsgradpotential eines Zellkonzeptes, desto größer ist die Anfälligkeit bezüglich lichtinduzierter Degradation (LID). Insbesondere Degradationsphänomene, die auf einer Zeitskala von Wochen, Monaten oder Jahren ablaufen, wurden in der Vergangenheit jedoch kaum untersucht und erst mit der Übertragung der PERC-Technologie in den Produktionsmaßstab als großes Problem erkannt. So wurde z.B. in PERC-Solarzellen auf blockgegossenem multikristallinem Silizium (mc-Si) innerhalb von einigen hundert Stunden eine Degradation im Wirkungsgrad von 5-6% relativ beobachtet. Die physikalische Ursache dieser Degradation ist bislang vollkommen unbekannt. In Teilprojekt 3 (TP3) des SolarLIFE-Verbundprojektes wollen wir auf unsere langjährige Expertise am ISFH auf dem Gebiet der LID-Charakterisierung wie auch der Oberflächenpassivierung zurückgreifen. Gesamtziel des TP3 ist es, die physikalischen Ursachen für die beschriebenen Degradationseffekte zu ermitteln, um Handlungsstrategien für die Photovoltaik-Industrie abzuleiten, die zu einer verbesserten Langzeitstabilität von Solarmodulen führen. Wir charakterisieren im TP3 sowohl den Einfluss externer Größen wie z. B. Temperatur und Lichtintensität wie auch interner Größen wie z. B. unterschiedlicher Verunreinigungskonzentrationen im mc-Si Material und auch den Einfluss von Schlüsselprozessschritten wie z. B. dem Feuerschritt auf die Langzeitdegradation an Lebensdauerteststrukturen wie auch an industriell hergestellten Solarzellen. Am Ende des Projektes sollen umfassende Modellvorstellungen der Degradationsphänomene erarbeitet worden sein.