Forbedring i effektivitet i tolags solcelle

Silisium teknologien er nært et teoretisk maksimum for effektiv konvertering av sollys til elektrisk kraft. For å øke effektiviteten ytterligere må man dele solspekteret mellom ulike solceller og skreddersy hver av disse til en spesifikk del av sollyset. Forskere i Integrated Solar har jobbet i mange år med å utvikle en metode for å legge en mer effektiv solcelle oppå silisium. Metoden involverer preparering av silisiumoverflaten, fjerning av oksyder og andre urenheter, samt pådamping av lag. Det er viktig å ha ekstrem nøyaktighet på alle prosessene for å danne høyeffektive doble solceller. Dette er en revolusjonerende teknologi som kan gi flere generasjoner med nye solceller med effektivitet over 50% i fremtiden.

Vi har framstilt doble solceller med egenskaper som nærmer seg de forventede. Alle problemene som har fremkommet på veien har blitt løst. Dette innbefatter: - Høyere direkte båndgap (AlGaAs) - Motvirkning av bøyning fra ulike termiske ekspansjonskoeffisienter og flate substrater (patent) - Ny metode for n-type doping (patentsøknad) - Redusert defekt tetthet i Silisium overflate fra Fosfor doping - Ny prepareringsteknikk for motvirkning av oksygen defekter og urenheter - Dannelse av baksidekontakt mot Silisium uten termisk oppvarming av hele prøven

Prosjektet går ut på å forbedre en silisium/III-V dobbeltsolcelle til et høyere effektivitetsnivå. Denne dobbeltsolcellen har tidligere blitt realisert, og man fant enkelte typer defekter med kilde i silisium materialet/overflaten som reduserte effektiviteten. I motsetning til tidligere arbeide med å legge III-V på silisium, hadde man ikke propagerende plandefekter. De resterende defektene er det mulig å gjøre noe med og man vil derfor fokusere FoU innsatsen i tre områder for å øke effektiviteten. Disse er 1.Forbedring av silisium overflate, 2.Forbedring av materialmodell/grostruktur og 3.Forbedring av solcellens interne optikk. Prosjektet benytter Sintef som FoU partner der man har fokus mot prosessering og karakterisering av prøver. NTNU Nanolab benyttes som utstyrsleverandør til silisium preparering, prosessering av solceller og utvikling av optiske elementer til solcellen. Karakterisering gjøres ved NORTEM av Sintef der man både kan avbilde og karakterisere ulike defekter som ujevnheter i silisium, nikkelpartikler og oksydrester. Prosjektet kan benytte gromaskiner ved både Institutt for Elektronikk og Telekommunikasjon NTNU og andre internasjonale laboratorier. Valget av maskiner er basert på tilgjengelighet, kapasitet og materialkompabilitet. For utviklingen av emitter har man etter hvert valgt Institutt for Energiforskning (IFE) på Kjeller, som har lang erfaring fra prosessering av Silisium. Utviklingen av prosesser som både fungerer sammen med Silisium og III-V materialer betyr at man må ha bred kompetanser og tett samarbeid for å finne løsninger. Som partner på utviklingen av en bakside kontakt med lavt termisk budsjett, har Integrated Solar inngått en avtale med Fraunhofer Institutt für Solarenergie (ISE) i Freiburg, Tyskland. Denne utviklingen kom igang relativt sent i prosjektet og er avhengig av at man fortsetter etter prosjektets utløp. Man har uttrykt støtte fra finansielle partnere med lang erfaring innenfor silisium solcellebransjen om kommersialisering av teknologien (se andre vedlegg). Arbeidet er derfor fokusert mot å levere milepæler som gi merinteresse fra disse slik at man kan teste prosessen i en prototype maskin etter avslutningen av FoU prosjektet.