Впервые немецким исследователям удалось создать мультикристаллические солнечные элементы с КПД более 20 процентов. До сих пор этот «звуковой предел» превышали только более мощные, но значительно более дорогие монокристаллические элементы.
55 процентов всех солнечных элементов в мире изготовлены из мультикристаллического кремния. В отличие от монокристаллического кремния мультикристаллический материал дешевле, но имеет значительно больше дефектов, таких как границы зерен или дислокации. По этой причине фотогальваники должны были довольствоваться эффективностью ниже 20 процентов, в то время как солнечные элементы, изготовленные из монокристаллического кремния, преодолели этот барьер 20 лет назад. Исследователям Fraunhofer ISE во Фрайбурге впервые удалось преодолеть этот звуковой барьер.
Оливер Шульц, докторант по физике в рабочей группе по высокоэффективным кремниевым солнечным элементам, сумел за два года работы разработать процесс, позволяющий частично деактивировать проблемные дефекты. «Хитрость заключается в том, чтобы выбрать температуру в процессе производства солнечных элементов таким образом, чтобы улучшить электрические свойства мультикристаллического кремния и в то же время построить высокоэффективную структуру солнечного элемента», - говорит Оливер Шульц. Таким образом, он согласовал высокие температуры, необходимые для высокоэффективной структуры солнечных элементов, с температурами, приемлемыми для материала и возможными в промышленном производственном процессе.
Процесс обратной связи солнечного элемента, который также был разработан и запатентован в Fraunhofer ISE, играет еще одну важную роль в достижении этой цели. Так называемая технология LFC (LFC расшифровывается как Laser-Fired Contacts) представляет собой рентабельный процесс, предлагающий идеальную возможность сочетать высокий потенциал эффективности с низкими производственными затратами. Дорогие и медленные этапы фотолитографии на задней панели, которые раньше были необходимы, больше не нужны. Уже сегодня процесс LFC можно перевести в промышленное производство. Все еще ожидаются шаги по разработке высокоэффективной внешней структуры.
«Мы особенно гордимся тем, что первыми преодолели этот психологически важный звуковой барьер», - говорит Герхард Виллеке, глава отдела солнечных батарей.