SolarWinS Grundlagenforschung für Silicium in Solarzellen

Ortsaufgelöste Messung des Stroms einer Solarzelle unter Beleuchtung. In dem fünf mal fünf Millimeter großen Bereich sind Kontakte (schwarze Balken) sowie dunkle Bereiche gezeigt, in denen die erzeugte elektrische Leistung reduziert ist. Der weiße Kreis markiert einen besonders schädlichen Defekt.

Foto: Uni Göttingen

Atomar aufgelöste Elektronenmikroskopaufnahme des in der oberen Abbildung markierten Defektes. Es handelt sich um eine Zwillingsgrenze mit eingelagerten Kohlenstoffatomen. Der Vergrößerungsfaktor zwischen den beiden Abbildungen beträgt etwa 600.000.

Foto: Uni Göttingen

Immer effizienter und kostengünstiger müssen Solarzellen werden, damit sie konkurrenzfähig bleiben. Das zu erreichen ist das Ziel eines internationalen Verbundprojekts mit Beteiligung der Universität Göttingen. Die Forscher beschäftigen sich mit den Auswirkungen von Defekten in Siliziumkristallen sowie mit deren Wechselwirkungen. Die Defekte führen dazu, dass ein Teil des aus Sonnenlicht erzeugten Stroms wieder verloren geht. Die Wissenschaftler der Göttinger Fakultät für Physik kooperieren bei dem Projekt mit Forschern in den USA und in Russland. Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) fördert das „Solarforschungscluster zur Ermittlung des maximalen Wirkungsgradniveaus von multikristallinem Silicium (SolarWinS)“ drei Jahre lang mit 6,5 Millionen Euro, davon fließen rund 860.000 Euro in das Göttinger Teilprojekt. 

Um Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln, stehen heutzutage verschiedene Halbleitermaterialien zur Verfügung, darunter vor allem kristallines Silizium, das einen Marktanteil von mehr als 85 Prozent besitzt. Die physikalischen Eigenschaften dieser Kristalle zu verstehen ist grundlegenden, denn es sind insbesondere die Kristalldefekte, also die Abweichungen von der perfekten Kristallstruktur, durch die ein Teil des erzeugten Stroms wieder verloren geht. Mit spektroskopischen und atomar aufgelösten mikroskopischen Methoden wollen die Göttinger Wissenschaftler diejenigen Defekte analysieren, die unter anderem den Wirkungsgrad der Solarzellen begrenzen. (sfr / idw-pug)

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