EPFL-Forscher vereinfachen die Herstellung von Solarzellen

Eine neue Materialkomposition macht einen aufwändigen Bearbeitungsschritt des Siliziums für Solarzellen überflüssig, wie die ETH Lausanne (EPFL) am Donnerstag mitteilte. Forschende der EPFL in Neuenburg haben sie gemeinsam mit Kollegen vom Lawrence Berkeley National Laboratory und der Australian National University entwickelt.

Die Mehrheit der heutigen Solarzellen beruht auf kristallinem Silizium. Um dessen elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen, wird es üblicherweise in einem aufwändigen Prozess «gedopet», das heisst mit fremden Atomen versetzt. Dadurch erreichen diese Solarzellen eine Energieumwandlungseffizienz von teils über 20 Prozent.

Ohne dieses Doping bleibt die Effizienz von Silizium-Solarzellen bisher bei unter 14 Prozent. Das ändert sich nun mit der neu entwickelten Zelle, welche die Forschenden kürzlich im Fachjournal «Nature Energy» vorstellten.

Die neue Zelle besteht aus einem kristallinen Silizium-Kern, beschichtet mit ungedoptem, amorphem Silizium. Auf der Sonnen-zugewandte Seite überzogen die Wissenschaftler das Silzium mit einer hauchdünnen Schicht aus Molybdänoxid, die Rückseite mit Lithiumfluorid. Diese Schichten erfüllen die Funktion der sonst beim Doping eingefügten Fremdatome.

Das aufwändige Doping lässt sich durch diese Komposition umgehen. Den Forschenden gelang so die Herstellung der Solarzelle in nur sieben Herstellungsschritten. Dabei erreicht die neue Zelle trotzdem eine Energieumwandlungseffizienz von nahezu 20 Prozent, wie die Hochschule mitteilte.

Das Kernelement der neuen Solarzelle entstand am Fotovoltaiklabor der EPFL in Neuenburg unter der Leitung von Christophe Ballif. Die Forschenden hoffen nun, neben Molybdänoxid und Lithiumfluorid auch noch weitere Materialien zu testen, ob diese die Effizienz der Zelle noch erhöhen könnten.