Simulation and Characterization of Novel Large-Area Silicon Solar Cells for Industrial Production

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Johannes Michael Greulich

Neuartige Solarzellenkonzepte besitzen ein höheres Wirkungsgradpotential und weisen aufwendigere Strukturen als Standard-Solarzellen auf, sodass andere Vorgänge und Verlustmechanismen in Kraft treten. Ein tiefgehendes Verständnis der physikalischen Prozesse in der Zelle ist nötig, um auch bei mit industrienahen Methoden hergestellten Solarzellen höchste Wirkungsgrade erzielen zu können.Im Focus dieser Promotion stehen optische Simulationen von per Laser gefeuerten Kontakten (LFCs) und anderer passivierter Solarzellen, elektrische Simulationen des selektiven Emitters und des Metal-Wrap-Through-Designs (MWT-Designs) unter einfach und zwei- bis dreißigfach konzentriertem Sonnenlicht. Am Fraunhofer ISE wird in Kooperationen mit vielen namhaften, deutschen Solarzellenherstellern experimentell an der industriellen Umsetzung dieser Konzepte gearbeitet. Mit den Simulationen, die im Rahmen der hier vorgestellten Promotion mit Sentaurus Device, SPICE und anderen Programmen durchgeführt werden, werden nicht nur die den Wirkungsgrad beeinträchtigenden Verlustmechanismen, wie optische und ohmsche Verluste und Ladungsträgerrekombination, sowie die korrespondierenden physikalischen Vorgänge einzeln aufgeschlüsselt und das jeweilige Design für beste Wirkungsgrade optimiert. Es werden auch Charakterisierungsmethoden simuliert und für das jeweilige Zellkonzept analysiert, insbesondere die Elektro- und Photolumineszenz an MWT-Solarzellen. Darüber hinaus werden einfache, analytsche Modelle mit aufwändigen mehrdimensionalen, numerischen Simulationen geprüft. Damit soll die Promotion wesentlich dazu beitragen, sowohl direkt durch Vorschläge zur Designoptimierung als auch von der messtechnischen Seite die experimentelle Entwicklung und Produktionseffizienz der genannten, neuartigen Zellkonzepte deutlich voran zu treiben.

Förderzeitraum:
01.03.2010 - 28.02.2013

Institut:
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Fakultät für Mathematik und Physik
Physikalisches Institut

Betreuer:
Prof. Dr. Eicke R. Weber

E-Mail: E-Mail schreiben

Publikationen:

Charakterisierung und Simulation von neuartigen Silicium-Solarzellen
Charakterisierung und Simulation von neuartigen Silicium-Solarzellen