Kristallines Silizium fuer Duennschichtsolarzellen Schlussbericht

Thin film solar cells based on silicon are of great interest for cost-effective conversion of solar energy into electric power. In order to reach this goal, intensive research is still necessary, pointing, e.g., to a further enhancement of the conversion efficiency, an improvement of stability and a reduction of the production time. Aim of the project work was the achievement of knowledge on microcrystalline silicon and its application in thin film solar cells by means of a broad research and development program. Material research focused on growth processes of the microcrystalline material, the incorporation and stability of hydrogen, the electronic transport and defects. In particular the transition from amorphous to microcrystalline material which is obtained for the present deposition methods by minor variations of the deposition parameters as well as the enhancement of the deposition rate were intensively studies. Another focus of research aimed toward the development and improvement of zinc oxide films which are of central importance for this type of solar cells for the application as transparent contacts. A comprehensive understanding was achieved. The films were incorporated in thin film solar cells and with conversion efficiencies >8% for single cells (at relatively high deposition rate) and 10% (stable) for tandem cells with amorphous silicon, top values were achieved by international standards. The project achievements serve as a base for a further development of this type of solar cell and for the transfer of this technology to industry. (orig.)Duennschichtsolarzellen auf der Basis von Silizium sind von grossem Interesse fuer eine kostenguenstige Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Strom. Um dieses Ziel zu erreichen, ist jedoch noch intensive Forschung, u.a. zur weiteren Steigerung des Wirkungsgrades, zur Verbesserung der Stabilitaet und zur Verkuerzung des Produktionsprozesses erforderlich. Ziel der Projektarbeiten war, durch ein breit angelegtes Forschungs- und Entwicklungsprogramm Kenntnisse ueber mikrokristallines Silizium und dessen Einsatzmoeglichkeit in Duennschichtsolarzellen zu gewinnen. Im Rahmen der Materialforschungzustanden Wachstumsprozesse von mirkrokristallinem Material, der Einbau und die Stabilitaet von Wasserstoff, der elektronische Transport und Defekte im Vordergrund. Insbesondere der Uebergang amorph-mikrokristallin, der bei den vorliegenden Depositionsmethoden durch geringfuegige Veraenderungen der Depositionsparameter erreicht werden kann, sowie eine Erhoehung der Depositionsrate wurden intensiv untersucht. Weiterhin wurden an der Entwicklung und Optimierung von Zinkoxidschichten gearbeitet, die fuer diesen Typ von Solarzellen als transparente Kontaktschichten von zentraler Bedeutung sind. Ein umfassendes Verstaendnis wurde erzielt. Die Schichten wurden in Duennschichtsolarzellen eingebaut und mit Wirkungsgraden >8% fuer Einzelzellen (bei relativ hohen Depositionsraten) und 10% (stabil) fuer Tandemsolarzellen mit amorphem Silizium wurden Spitzenwerte (im internationalen Vergleich) erreicht. Die Projektergebnisse dienen als Basis fuer die Weiterentwicklung dieses Solarzellentyps und fuer einen Transfer der Technologie in die Industrie. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F02B574 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany)DEGerman