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Physikalische Gesellschaft Zürich
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Prof. Dr. Arvind Shah
Universität Neuenburg

Solarzellen der Zukunft: Die Option des Dünnschichtsiliziums

Donnerstag 13. März 2008, um 19:30 Uhr
ETH Hauptgebäude Hörsaal HG F5, Rämistrasse 101

/events/ss08/event.20080313/solarzelle_150.jpg
Solarzellen wandeln Licht direkt in elektrische Energie um.

Photovoltaische Solarzellen, welche direkt das Sonnenlicht in Strom umwandeln können, werden immer mehr als wichtige Energiequelle der Zukunft angesehen. Im Moment sind aber Solarzellen noch teuer und auch relativ energieintensiv in ihrer Herstellung.

Der Vortrag wird kurz auf die bisherige Entwicklung der Photovoltaik eingehen, und wird sodann die Beschränkungen der heutigen Technologie aufzeigen: Diese ist der Mikroelektronik entnommen und basiert auf der Verwendung von Siliziumplaketten (Wafern), die teuer, materialaufwendig und energieintensiv sind.

Solarzellen aus dünnen Halbleiterschichten sind eine zukunftsträchtige Alternative, um diese Probleme zu umgehen. Wird Silizium weiterhin als Halbleitermaterial verwendet, so kann man auf eine langjährige industrielle Erfahrung zählen, und hat ein Ausgangsmaterial, welches umweltverträglich und in grossen Mengen verfügbar ist. Verschiedene Varianten wurden hier ausprobiert, einige davon sind bereits kommerziell erhältlich.

Zurzeit werden die grössten Investitionen für Forschung und Produktion in die Mikromorphen Tandemzellen getätigt. Diese Variante wurde 1993 vom Institut für Mikrotechnik (IMT) der Universität Neuchâtel eingeführt. Sie besteht aus einer Doppelstruktur: eine untere Solarzelle aus mikrokristallinem Silizium und eine obere Solarzelle aus amorphem Silizium. Damit wird das Spektrum des Sonnenlichts optimal ausgenützt.

Silizium hat aber grundsätzlich einen niedrigen optischen Absorptionskoeffizienten. Um trotzdem mit dünnen Schichten auf vernünftige Wirkungsgrade (ca. 10%) zu kommen, muss nun das Sonnenlicht in der Solarzelle ?eingefangen? werden, und zwar durch Lichtstreuung an rauen Grenzflächen und durch Lichtreflexion. Hier sind im Moment noch grosse Forschungsanstrengungen im Gang.

Gleichzeitig werden Produktionsanlagen entwickelt und angeboten für die kostengünstige Grossproduktion von Mikromorphen Modulen. Die Investitionen die hier beschlossen wurden, erreichen bereits mehr als eine Milliarde Franken.

E-Mail: arvind.shah@unine.ch
Web: www2.unine.ch/pv


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