Bron: www.ise.fraunhofer.de
Het gebruik van ladingsdrager-selectieve contacten maakt de realisatie van de hoogste efficiëntie van zonnecellen mogelijk met behoud van een potentieel mager procesverloop. Met 25,3% voor een n-type zonnecel met volledig laaddrager-selectief contact aan de achterkant, houdt Fraunhofer ISE het wereldrecord voor siliciumzonnecellen die aan beide zijden worden gecontacteerd. n-type silicium biedt het voordeel van een hogere tolerantie voor onzuiverheden. Door de lagere segregatiecoëfficiënt in vergelijking met p-type silicium neemt de variatie in de basisweerstand echter toe. Dankzij de eendimensionale stroom van zonnecellen met ladingsdrager-selectieve contacten, heeft de basisweerstand geen significante invloed op de celprestaties. Voor het eerst werd aangetoond dat efficiënties van meer dan 25% kunnen worden bereikt voor basisweerstanden tussen 1 en 10Ωcm.
Het ladingsdrager-selectieve contact TOPCon (tunneloxide gepassiveerd contact) ontwikkeld bij Fraunhofer ISE is gebaseerd op een ultradun tunneloxide in combinatie met een dunne siliciumlaag en maakt een uitstekende ladingsdragerselectiviteit mogelijk. Met behulp van deze TOPCon achterzijde (celstructuur, Fig. 1, 20´20 mm2), een recordrendement van 25,3% (Voc= 718mV, Js= 42,5 mA/cm2, FF=82,8%) kan worden bereikt op n-type silicium voor een aan beide zijden gecontacteerde zonnecel.
De kwaliteit van de siliciumwafer is essentieel voor de productie van zeer efficiënte zonnecellen. Vanwege de hogere tolerantie voor onzuiverheden en het ontbreken van door licht geïnduceerde degradatie (LID), worden de momenteel hoogste efficiëntiegraden bereikt op n-type silicium (zowel in het laboratorium als tijdens de productie). De lagere segregatiecoëfficiënt van n-type silicium in vergelijking met p-type silicium veroorzaakt echter een grotere variatie in basisweerstand tijdens kristalgroei. Voor zonnecellen met uitgesproken laterale structuren (PERC, IBC) kunnen alleen siliciumwafels met bepaalde basisweerstanden en dus slechts een deel van de volledige kristalstaaf worden gebruikt. Door de eendimensionale stroom die in de basis van de TOPCon-zonnecel loopt, heeft de basisweerstand echter geen significante invloed op de prestaties van de zonnecel. We hebben kunnen aantonen dat dit ook in praktische toepassingen kan worden geïmplementeerd voor de hoogste mate van efficiëntie. We bereikten efficiënties van ≥25% voor basisweerstand tussen 1 en 10Ωcm. Nullastspanningen (Voc) >715 mV en vulfactoren (FF) >81,5% werden bereikt voor alle basisweerstanden.
