Solarsilizium-Forschung zur Herstellung kostengünstiger Solarzellen in Berlin-Adlershof

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Das Berliner Institut für Kristallzüchtung (IKZ) und BP Solar koperieren, um einen Prozess zur Abscheidung von Silizium auf Glas zu entwickeln. Eine hauchdünne, kristalline Siliziumschicht soll die Basis für kostengünstige Solarzellen bilden.

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Derzeit herrscht ein Engpass an hochreinem Silizium für Photovoltaik- Anwendungen. Daher ist die Industrie bemüht, den Siliziumverbrauch pro erzeugtem Watt Solarstrom deutlich zu senken. Solarzellen basieren hauptsächlich auf Silizium-Wafern. Diese Scheiben werden aus Kristallblöcken geschnitten. Die Blöcke wiederum entstehen größteneils durch das Blockgussverfahren. Die typische Dicke eines Silizium-Wafers beträgt 0,2 bis 0,25 Millimeter, aber aufgrund des Sägeverlustes benötigen die Hersteller 0,4 bis 0,45 Millimeter Silizium pro Wafer. Aus physikalischer Sicht nicht notwendig und daher eine Verschwendung. Denn fällt Licht auf eine Solarzelle, so findet die Umwandlung von Photonen in elektrische Energie hauptsächlich in den äußeren 0,02 Millimetern des Wafers statt. Gelänge es, das Silizium auf einem kostengünstigen Material wie etwaGlas abzuscheiden, würde der Bedarf an Rohmaterial durch die erheblich dünneren Silizium-Schichten sinken.

Das Problem dabei: Scheidet man Silizium auf amorphen Substraten wie Glas ab, so bilden sich kleine Körnchen, Silizium-Kristallite. Je kleiner die Kristallite, desto schlechter ist der Wirkungsgrad einer Solarzelle. Selbst die Kristallisation bei hohen Temperaturen oder eine anschließende Rekristallisation unter Einsatz von Lasern führte nur zu unzureichenden Wirkungsgraden.

Das Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Dr. Torsten Boeck am IKZ arbeitet nun an einem zweistufigen Prozess, bei dem Silizium- Kristallkeime in regelmäßigen Abständen von ca. 0,05 Milimetern auf der Glasoberfläche entstehen sollen. In einer metallischen Lösung wachsen diese "Keime" anschließend zusammen. Das Ziel ist die Herstellung einer multikristallinen Schicht mit einer Dicke von weniger als 0,05 Millimetern. Dieser Prozess würde neben der erheblichen Einsparung von Silizium die Herstellung von preiswerten Solarzellen mit einemhohen Wirkungsgrad erlauben. Die Forschungsarbeiten dazu finanziert BP Solar in den nächsten drei Jahren. "Wir freuen uns auf das Projekt mit dem Institut für Kristallzüchtung", sagt Eric Daniels, Vizepräsident für Solartechnologie bei BP Solar, "es passt ausgezeichnet zu unseren eigenen Fortschritten in der Siliziumkristall-Technologie."