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90 Forschung auf höchstem Niveau | Forschergruppe Zuverlässigkeit und Wirkungsgrad von Silizium-Solarzellen INDUSTRIENAHE FORSCHERGRUPPEN Steigerung von Zuverlässigkeit und Wirkungsgrad mittels Optimierung kritischer Grenzflächen in Silizium-Solarzellen (OPTISOLAR) Die Hersteller von Solarzellen und -modulen stehen in einem wissenschaftlich und wirtschaftlich hart umkämpften internationalen Wettbewerb. Um sich auf dem Photovoltaik-Markt durchsetzen zu können, müssen die produzierten Solarmodule von bester Qualität sein – dabei wird Langlebigkeit zur unabdingbaren Voraussetzung. Die Nachwuchsforschergruppe OPTISOLAR untersucht Möglichkeiten, Zuverlässigkeit und Wirkungsgrad von Silizium-Solarzellen zu steigern. Die Nachwuchsforschergruppe OPTISOLAR führt hochspezialisierte mikroskopische und halbleiterphysikalische Untersuchungen an wichtigen kritischen Grenzflächen in der Silizium-Photovoltaik durch und leitet daraus Verbesserungsmöglichkeiten ab. Bei der Verbesserung der Leistung und der Lebensdauer von Silizium (Si)-Solarzellen und -modulen spielen Grenzflächen, also jene Flächen, mit der sich zwei verschiedene Stoffe gegeneinander abgrenzen, eine wesentliche Rolle. Die Forschergruppe OPTISOLAR ist unter anderem den Ursachen der sogenannten potenzialinduzierten Degradation (PID) auf der Spur. Solarzellen können im Laufe ihrer Lebensdauer dem PID-Effekt unterliegen. Dabei wird durch eine zunehmend schlechtere Trennung von Ladungen am ladungstrennenden Kontakt der Leistungsertrag gemindert, was bei betroffenen Anlagen bis zum Totalausfall führen kann. Für Hersteller von Photovoltaik-Bauteilen ist die Vermeidung des PID-Effektes daher ein überaus wichtiges Ziel. Den OPTISOLAR-Wissenschaftlern gelang es, Ursachen für das Auftreten des PID-Effektes zu ermitteln – für die Industrie enorm wichtig, denn das komplexe Problem wäre von ihr alleine nicht zu lösen gewesen. Das Ilmenauer Forscherteam führt seine Arbeiten zusammen mit Experten des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena und des Helmholtz-Zentrums Berlin durch. Die Kooperation ist für ganz Deutschland von großem Wert. Die wissenschaftliche und auch industrielle Vorreiterrolle der Forschergruppe OPTISOLAR in den Bereichen Analyse, Optimierung und Herstellung von Halbleitern und dielektrischen Schichten auf kristallinem Silizium trägt dazu bei, den technologischen Vorsprung der deutschen Solarenergieforschung und -industrie zu wahren. In der Nachwuchsforschergruppe OPTISOLAR unter der Leitung von Prof. Thomas Hannappel, Leiter des Fachgebiets Photovoltaik, arbeiten vier Wissenschaftler der Fachgebiete Photovoltaik, Technische Physik I und Theoretische Physik I daran, die Langlebigkeit von Solarmodulen zu verbessern. Da bei der recht jungen Photovoltaik Technologie Erfahrungswerte über die Lebensdauer noch weitgehend fehlen, lässt die sich nicht exakt beziffern, doch geben beschleunigte Alterungstests Rückschlüsse auf die Degradation, also auf den, teilweise schleichenden, Verschleiß der Bauteile. Die garantierte Lebensdauer auf die Leistungsmerkmale von Photovoltaik- Modulen liegt derzeit oft bei 20 bis 25 Jahren. Es gibt aber keinen Grund, dass eine Solarzelle nicht auch über 30 oder 40 Jahre funktioniert. Die Forschergruppe strebt die Ermittlung und das Verständnis möglicher Alterungsprozesse in Photovoltaikmodulen an. Eine lange Lebensdauer bei möglichst effektiver Umwandlung von Sonnenlicht in Energie würde das Vertrauen der Kunden in die Technologie steigern und der Industrie vielleicht sogar die Möglichkeit geben, längere Garantiezeiten und eine höhere Energie-Ernte zu erzielen. „Wir verlängern die Lebensdauer und erhöhen Zuverlässigkeit und Wirkungsgrad von Solarmodulen.“


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