Photovoltaik

Die Photovoltaik ist einer der Hauptbestandteile zukünftiger nachhaltiger Energieszenarien. Mit hohen durchschnittlichen Wachstumsraten von 40% p.a. in den letzten 5 Jahren und sinkenden Kosten wird erwartet, dass Photovoltaik in diesem Jahrhundert zu einem großen industriellen Zweig wird. Der allergrößte Teil des Weltmarktes wird durch (multi-) kristallines Silizium bedient. In diesem Kontext haben die F&E-Aktivitäten eine neue Intensität und Richtung bekommen. Sie basieren schwerpunktmäßig auf die Entwicklung von alternativen Produktionsprozessen, die höhere Wirkungsgrade und geringere Kosten erwarten lassen. Unser Institut arbeitet daher seit Mitte 1998 mit verschiedenen Projekten an der Entwicklung innovativer Prozesstechnologien. Ziel des Projektes ADMITTER ist die Untersuchung von Prozessen zur Emitterbildung in Solarzellen und darauf aufbauend die Entwicklung eines für die industrielle Produktion geeigneten Prozesses zur Herstellung eines selektiven Emitters für multikristalline Siliziumwafer.
Aufgrund der heute absehbaren Grenzen des Kostensenkungspotenzials und aufgrund der immer noch vergleichsweise geringen Wirkungsgrade dieser Zellen im Bereich von 15 - 20 % sind innovative Ansätze gefragt, um das erheblich höhere theoretische Wirkungsgradpotenzial bei photovoltaischer Energieumwandlung zu nutzen.
Neue und bisher in der Photovoltaik kaum eingesetzte Möglichkeiten bietet die bereits in der Informationsverarbeitung angewendete Nanotechnologie. Die Nutzung von Si-basierten Nanostrukturen für die Photovoltaik eröffnet die Möglichkeit, substanzielle Wirkungsgradsteigerungen auf über 30 % in Si-Solarzellen zu erreichen. Theoretische Berechnungen prognostizieren sogar Wirkungsgrade bis zu 66 %.
Das Ziel des Verbundprojektes SINOVA, an dem Institute aus Großforschungseinrichtungen, Universitäten und Technischen Hochschulen mit unterschiedlichen Arbeitsschwerpunkten und Kompetenzen beteiligt sind, ist die Entwicklung und Nutzung siliziumbasierter, nanostrukturierter Dünnschichtmaterialien als innovative funktionale Elemente für hocheffiziente Solarzellen der nächsten Generation.

Abbildung 1: Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme einer mit RIE (reactive ion etching) übertragenen Textur.