Bessere Brennöfen für Solarzellen
Eine neue Herstellungsmethode nutzt Licht als Wärmeerzeuger in der Solarzellenproduktion.
Bei der Herstellung von Sonnenkollektoren werden die Silizium-Wafer auf Temperaturen über 1000 Grad Celsius erhitzt. Dieser Prozess verwendet normalerweise Heizelemente, die viel Energie verbrauchen. Ein neuer optischer Ofen, der am US-Nationallabor für erneuerbare Energien (NREL) in Golden, Colorado, entwickelt wurde, erwärmt die Wafer mit fokussiertemLicht, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe. Der Prozess ist deutlich effizienter und verbraucht ungefähr die Hälfte der Energie konventioneller Öfen. Fast noch wichtiger: Die Technik setzt das Licht außerdem ein, um bestimmte Unreinheiten aus den Silizium-Wafern zu entfernen – ein Zusatzschritt, der den Energie-Output der fertigen Zellen erhöhen kann.
Die NREL-Technik befindet sich noch in einem frühen Stadium. Trotzdem ist es den Forschern gelungen, den Wirkungsgrad der so hergestellten Solarzellen um 0,5 Prozent zu steigern. Labortests zeigen das weitere Potenzial: Bis zu vier Prozentpunkte sind drin. Das würde den Wirkungsgrad von Silizium-Solarzellen von rund 16 auf 20 Prozent erhöhen. Das wäre in einer Branche, in der bereits ein halbes Prozent gefeiert wird, eine bemerkenswerte Entwicklung.
Und hohe Temperaturen werden im Herstellungsprozess gleich mehrfach benötigt. Öfen nutzt man auch beim Einbringen der Dotierstoffe in das Silizium, die dann elektrische Felder innerhalb des Materials aufbauen, zum Aufbau elektrischer Kontakte und zur Oxidation der Oberfläche, um die Effizienz zu erhöhen. Der neue Ofen erlaubt eine bessere Kontrolle gleich mehrerer dieser Prozesse, was wiederum den Gesamtwirkungsgrad verbessern könnte.
Der NREL-Ansatz ist nicht der erste Versuch, Licht zur Verarbeitung von Silizium zu verwenden. Rapid Thermal Processing-Öfen (RTP), wie man sie aus der Mikroelektronik kennt, nutzen ähnliche Techniken. Die NREL-Forscher haben diese aber für die Solarzellenherstellung praktikabler gemacht: So verwenden sie hitzeresistente Keramik, die dafür sorgt, dass das Licht nur von den Silizium-Wafern absorbiert wird und nicht von den Wänden des Ofens. "Das erhöht die Energieeffizienz beträchtlich", sagt Projektleiter Bhushan Sopori.
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(bsc)
