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Sie sind auf der Homepage des Verbund-Forschungsprojektes LIMES ("Limitierende Defekte in Si-Materialien für höchsteffiziente Solarzellen").

Die stürmische Entwicklung der Wirkungsgrade guter industrieller Solarzellen von typisch 17 – 20% (multi- bzw. monokristallines Silizium) auf 20 – 22% in den letzten Jahren findet zur Zeit ihre Fortsetzung mit starken Anstrengungen in industrieller und Instituts-F&E; zur breiten Realisierung von Produktionszellen im Bereich von 23 – 25% Wirkungsgrad. Der Grund für diese intensiven Bemühungen liegt in den signifikanten Kostenvorteilen, die durch hohe Wirkungsgrade erzielt werden können.
Auf dem Weg zu höchsten Wirkungsgraden stellt zunächst die dominierende Ladungsträgerrekombination an den Vorder- und Rückseiten, insbesondere an der Grenzfläche zwischen Silizium und Metallkontakt, ein großes Hindernis dar. In den letzten Jahren wurden daher Ansätze entwickelt und erfolgreich demonstriert, in denen mittels relativ einfach in den bisherigen Standardindustrieprozess zu integrierenden Schritten eine passivierende Tunneloxidschicht (und ein selektiver Kontakt) aufgebracht, und somit die Rekombination am Metall-Si-Kontakt minimiert wird.
Sobald nun die Rekombination an Vorder- und Rückseite in der gleichen Größenordnung liegt wie die Rekombination im Volumen, spielt die Qualität des Si-Materials eine große Rolle, unabhängig von der zugrunde liegenden Solarzellenarchitektur: Si-Materialien mit nur 1 ms Minoritätsladungsträger-Lebensdauer limitieren diese Solarzellen stark. Der Unterschied zwischen einer Volumen-Lebensdauer von 1 und 10 ms kann sich in einer Wirkungsgraddifferenz von 1% absolut niederschlagen. Sogar aktuelle Si-Materialien von bester Qualität erreichen jedoch häufig nicht Ladungsträgerlebensdauern von mehreren Millisekunden. Die Gründe hierfür sind weitgehend unbekannt, weil es für herkömmliche Hocheffizienzzellen mit niedrigerem Wirkungsgradpotenzial nicht relevant war.
Im Projekt „LIMES“ sollen daher folgende grundlegende Fragen beantwortet werden:
  • Welche Defekte limitieren Ladungsträgerlebensdauern im ms-Bereich in industrierelevanten, aktuell besten Si-Materialien?
  • Wie verhalten sich die Defekte bei unterschiedlichen Solarzellenprozessen?
  • Lassen sich die negativen Auswirkungen der Defekte durch optimierte Prozesse einschränken?
Der im Projekt „LIMES“ verfolgte Lösungsansatz behandelt durch den Fokus auf das Basismaterial eine der beiden tragenden Säulen (neben der Technologieentwicklung) für die Entwicklung und industrielle Produktion von Solarzellen mit höchsten Wirkungsgraden. Diese sehr komplexe Aufgabe wird durch den Zusammenschluss der größten deutschen Forschungsinstitute im Bereich der Si-basierten Photovoltaik sowie mehreren, einige Schritte der Wertschöpfungskette abdeckenden Firmen effizient umgesetzt werden.