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Thermisches Prozessieren von dünnen Siliziumfilmen

Grundlagenforschung zu hocheffizienten Dünnschicht-Solarzellen

Projektträger: Bayerisches Laserzentrum GmbH

Projektstandort

Erlangen

Erlangen_georeferenzierung

Kontakt

Maik Zimmermann
Leiter Abteilung Systemtechnik
Konrad-Zuse-Strasse 2-6
91052 Erlangen
Tel: (09131) 97790-0
info[at]blz.org

Nutzen und Kosten

besonders wirkungsvoll – hoher Nutzen für die Umwelt
Mit dem erforschten Verfahren lassen sich Solarzellen effizienter und mit weniger Materialeinsatz herstellen.

Nutzen: Die Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen wird mit dem hier erforschten Verfahren deutlich effizienter möglich sein. Dies führt einerseits zu einer beträchtlichen Materialeinsparung an kristallinem Silizium und andererseits zu einer Preissenkung bei Dünnschicht-Solarzellen. Das Projekt ist derzeit noch im Grundlagenstadium. Eine Untersuchung der Wirtschaftlichkeit wurde noch nicht durchgeführt.

Förderung: Zuschuss: 94.000 Euro
  Fördergeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Beschreibung

Auslöser
Am Zentrum für Angewandte Energieforschung Bayern e.V. (ZAE Bayern) wurden Vorversuche zur Epitaxie auf dünnen Silizium-Substraten durchgeführt.

Durch erste Erfolge hierbei entstand die Idee, durch Laserstrahlschweißen deutlich größere Substrate herzustellen und zu Solarzellen weiter zu verarbeiten. Dadurch wurde eine Kooperation zwischen dem ZAE Bayern und dem Bayerischen Laserzentrum zur weiteren Erforschung dieses Prozesses etabliert.
Durchführung
Monokristalline Siliziumsubstrate sind die Basis vielfältiger Halbleiterbauelemente. Ihre herkömmliche Herstellung aus einem Massivkristall mittels Sägen und Polieren hat große Nachteile. So müssen z. B. zur Herstellung eines Photovoltaikmoduls viele Einzelscheiben prozessiert und miteinander verdrahtet werden. Die Scheiben sind deutlich dicker als die Anwendung dies erfordert, so dass der Verbrauch an hochreinem (und damit teurem) Silizium unnötig hoch ist.

Im hier beschriebenen Projekt wird deshalb ein neuartiges Konzept zur Herstellung eines großflächig ausgedehnten, freitragenden Siliziumsubstrats, das gerade die für die Anwendung notwendige Dicke (d. h. d£50 µm) aufweist, untersucht. Aufgrund der dadurch erreichten Flexibilität ist das Substrat potentiell für eine hocheffiziente "Rolle zu Rolle"-Verarbeitung geeignet.

Das Projekt konzentriert sich auf Schlüsselschritte des Konzepts. Hierzu gehören das Fügen dünner monokristalliner Siliziumfolien mittels Laser und das epitaktische Schichtwachstum auf diesen Folien. Thermomechanische Simulationen bilden eine solide Basis für die experimentellen Untersuchungen. Die Substrate werden zu Testsolarzellen weiterverarbeitet, um beispielhaft das Anwendungspotential zu demonstrieren.

Beispiel gemeldet:04/2011 

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