Entwicklung und Charakterisierung neuartiger Hochleistungssiliziumsolarzellen

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2003
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Development and characterisation of novel high efficiency silicon solar cell concepts
Publikationstyp
Dissertation
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Zusammenfassung

High efficiency silicon solar cells generally require sophisticated and complex processing sequences. The key features of such solar cells are: a silicon dioxide for surface passivation, front side texture, local rear contacts, a low front contact coverage ratio and a large minority carrier lifetime. Within this work novel high efficiency silicon solar cell concepts were developed and characterised. These allow an efficiency improvement and/or a simplification of the solar cell processing compared to conventional methods. These high efficiency silicon solar cell concepts are based on single or double sided mechanical surface texturing.
Lifetime measurements and the efficiencies of front side textured solar cells of up to 20.1% demonstrate that the mechanical texturing is suitable for high efficiency solar cells. The silicon solar cell processes developed within this work are mainly investigated with regard to the contacting schemes particularly designed for mechanically textured surfaces. The thorough characterisation of solar cells with either front or rear side texture as well as double side texture with parallel or perpendicularly aligned V-grooves was done using IV-, spectral response and reflection measurements, fit procedures and multidimensional optical and electrical simulations. The following maximum efficiencies for the different cell concepts were achieved: EASY&SIMPLE (Especially Advanced Structuring with high Yield & Selective emitter IMPLEmentation) solar cell 18.1%; BOSS (BOth Sides Structured with vertically aligned V-grooves) solar cell 19.3%; MECOR (MEchanically CORrugated) solar cell 18.5%.

Zusammenfassung in einer weiteren Sprache

Hochleistungssiliziumsolarzellen weisen im Allgemeinen aufwendige und komplexe Herstellungsprozesse auf. Typische Merkmale dieser Solarzellen sind ein Siliziumdioxid zur Oberflächenpassivierung, eine Frontseitentextur, lokale punktförmige Rückkontakte sowie eine geringe Frontkontaktbedeckung neben einer großen Minoritätsladungsträgerlebensdauer. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden neuartige Hochleistungssolarzellenkonzepte entwickelt und charakterisiert, die eine Wirkungsgradsteigerung und/oder eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses, verglichen mit herkömmlichen Methoden, erlauben. Diese Hochleistungssolarzellenkonzepte basieren auf einer ein- oder beidseitigen mechanischen Oberflächentexturierung.
Lebensdauermessungen und der Wirkungsgrad von frontseitig mechanisch texturierten Solarzellen von bis zu 20,1% zeigten die Eignung der mechanischen Textur für Hochleistungssolarzellen. Es wurden die im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Solarzellenherstellungssequenzen vor allem in Bezug auf die speziell auf die mechanisch texturierte Oberfläche angepassten Kontaktierungskonzepte untersucht. Die eingehende Charakterisierung der Solarzellen mit front- bzw. rückseitiger Textur oder auch mit beidseitiger Textur mit paralleler oder senkrechter Ausrichtung der V-Gräben umfasste Kennlinienmessungen, Reflexionsmessungen, Bestimmung der spektralen Antwort, Fitprozeduren sowie mehrdimensionale optische wie elektrische Simulationen. Es wurden folgende maximale Wirkungsgrade auf den unterschiedlichen Zellkonzepten (Zellfläche: 4cm2, zonengereinigtes Silizium) erzielt: EASY&SIMPLE (Especially Advanced Structuring with high Yield & Selective emitter IMPLEmentation) Solarzelle 18,1%; BOSS (BOth Sides Structured with vertically aligned V-grooves) Solarzelle 19,3%; MECOR (MEchanically CORrugated) Solarzelle 18,5%.

Fachgebiet (DDC)
530 Physik
Schlagwörter
neuartige Hochleistungssiliziumsolarzellen, mechanische Texturierung, novel high efficiency silicon solar cells, mechanical texturisation
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ISO 690TERHEIDEN, Barbara, 2003. Entwicklung und Charakterisierung neuartiger Hochleistungssiliziumsolarzellen [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz
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January 22, 2003
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