Einleitung
Ein internationales Forschungsteam hat bahnbrechende Ergebnisse veröffentlicht, die zeigen, wie die ionische Verbindung Cäsiumbromid (CsBr) die Effizienz von kristallinen Silizium-Solarzellen erheblich steigern kann. Diese Entdeckung könnte weitreichende Auswirkungen auf die Photovoltaik-Industrie haben und zu einer verbesserten Nutzung von Solarenergie führen.
Forschungszusammenarbeit
Die Studie wurde von Wissenschaftlern der Universität Melbourne in Victoria, der Universität New South Wales (UNSW) und der Australian National University (ANU) in Canberra sowie von Forschern aus China, den Niederlanden und Deutschland durchgeführt. Die Zusammenarbeit zwischen diesen Institutionen ermöglicht eine umfassende Analyse und innovative Ansätze zur Verbesserung der Solarzellentechnologie.
Innovativer Einsatz von Cäsiumbromid
Die Forscher fanden heraus, dass die Verwendung von CsBr als Zwischenlage effektiv passivierende Kontakte schafft. Die Tests zeigten, dass eine Vielzahl von dünnen, ionischen Zwischenlagen in der Lage sind, einen niederohmigen Kontakt in Solarzellen zu erzeugen, wobei CsBr besonders gut abschnitt. In Kombination mit einer passivierenden Schicht wie Titandioxid (TiOx) wurde eine signifikante Effizienzsteigerung erzielt.
Optimierung durch Wärmebehandlung
Ein bemerkenswerter Aspekt der Forschung ist die Verbesserung der Passivierungsqualität und der Arbeitsfunktion der Solarzelle durch eine Wärmebehandlung bei 250 °C. Diese optimierte Struktur führte dazu, dass die Solarzelle im als-deponierten Zustand eine Effizienz von über 19 % erreichte, die nach der Wärmebehandlung auf beeindruckende 20,5 % anstieg.
Zukünftige Verbesserungsmöglichkeiten
Die Ergebnisse der Studie legen nahe, dass zukünftige Verbesserungen sich auf die Steigerung der Passivierungsqualität der Schichten konzentrieren sollten. Die Verwendung von reflektierenden Materialien wie Silber (Ag) könnte zudem die optische Leistung der Solarzellen weiter erhöhen. Diese Ansätze könnten helfen, die Effizienz auf ein noch höheres Niveau zu bringen und die Wettbewerbsfähigkeit von Solarenergie zu steigern.
Herausforderungen der herkömmlichen Technologien
Die Entdeckung adressiert die Herausforderungen im Design konventioneller passivierender Kontakte, wie amorphes Silizium und Polysilizium, die ineffizient in der Lichtabsorption sind. Im Gegensatz dazu ermöglicht der neue Ansatz mit CsBr eine verbesserte Lichtabsorption, was zu einer höheren Effizienz der Solarzellen führt. Dieser Fortschritt könnte die Entwicklung neuer, leistungsfähigerer Solarzellentechnologien vorantreiben.
Laborversuche und Ergebnisse
Das Forschungsteam, das auch Forscher der Nanchang Hangkong University in China, der Eindhoven University of Technology in den Niederlanden und des Helmholtz-Zentrums Berlin in Deutschland umfasst, baute eine Solarzelle im Labormassstab, die die neue CsBr-Schicht integrierte. Die Ergebnisse belegen die Fähigkeit, eine Effizienz von über 20 % auf einer Labor-Solarzelle zu demonstrieren, die den TiOx/CsBr/Al-Stapel als vollflächigen, rückseitigen elektronischen Selektivkontakt verwendet.
Veröffentlichung der Forschungsergebnisse
Die Forschungsergebnisse wurden in dem Artikel „Electron contact interlayers for low-temperature-processed crystalline silicon solar cells“, veröffentlicht in Progress in Photovoltaics, dokumentiert. Dieser Artikel bietet detaillierte Einblicke in die durchgeführten Experimente und die erzielten Ergebnisse und stellt einen wichtigen Beitrag zur aktuellen Forschung im Bereich der Solarzellentechnologie dar.
Fazit
Die Verwendung von Cäsiumbromid als passivierende Schicht in kristallinen Silizium-Solarzellen eröffnet vielversprechende Perspektiven zur Steigerung der Effizienz und Leistung von Solarenergieanlagen. Die eingehenden Untersuchungen und die interdisziplinäre Zusammenarbeit der Forscher könnten die Basis für zukünftige Innovationen in der Solarzellentechnologie bilden und somit einen wichtigen Schritt in der Nutzung erneuerbarer Energien darstellen.
