Neuartige, höchsteffiziente, rückseitenkontaktierte Solarzellen mit beidseitiger Lichtempfindlichkeit

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Ziel dieser Arbeit war es, durch geschickte Ausnutzung physikalischer Prinzipien eine einfach herzustellende, höchst effiziente kristalline Siliziumsolarzelle zu realisieren, um die Kosten von Solarstrom erheblich zu reduzieren. Eine neuartige Zellstruktur wurde entwickelt, die rückseitenkontaktiert und beidseitig lichtempfindlich ist. Die Back-OECO-Solarzelle basiert auf einer mechanisch strukturierten Rückseite und schräg aufgedampften Aluminiumkontakten. Es wurden Al-Si-Kontakte für die Basis und Al/SiOx/n-Si-Tunnelkontakte für den Emitter verwendet. Die speziellen Anforderungen der Back-OECO-Solarzelle wurden analysiert und technologische Lösungen realisiert. Der Einfluss des Basismaterials sowie der Vorder- und Rückseitenpassivierung wurde untersucht. Durch die strukturierte Rückseite kann die effektive Basisdicke der Solarzelle auf extrem dünne Werte eingestellt werden, was auch bei schlechtem Ausgangsmaterial gute Wirkungsgrade ermöglicht. Eine geänderte Prozessierung führte zu einer passivierenden SiNx-Beschichtung, die den negativen Einfluss eines parasitären Shunts vermeidet. Durch neue Strukturierungstechniken wurde die Fingerleitfähigkeit erhöht und die Temperaturstabilität verbessert. Mit zwei-dimensionalen numerischen Berechnungen wurde die spezielle Geometrie der Solarzelle untersucht, was zu einer extrem inhomogenen Minoritätsladungsträgerdichteverteilung führte. Die Back-OECO-Solarzelle erreichte Spitzenwirkun