PERC-Solarzellen gewinnen in der PV-Herstellung immer mehr an Bedeutung

Die PERC-Struktur (Passivated Emitter and Rear Cell) bietet eine Effizienzsteigerung von 1 % (absolut) und verbessert den aktuellen Stand der Technik durch die Integration eines hocheffizienten Rückseitendesigns. Das PERC-Design hat in den letzten Jahren stetig an Bedeutung gewonnen und ist mit gängigen Siebdrucktechniken kompatibel, was für Hersteller wie JA Solar und SunEdison einen relativ reibungslosen Übergang ermöglicht.

PERC wird den zukünftigen Markt für kristalline Silizium-PV dominieren

Das PERC-Design macht derzeit nur 10 % der weltweiten Produktion von kristallinen Silizium-Solarzellen aus, wird aber voraussichtlich bis 2024 die dominierende Zellarchitektur sein und einen Marktanteil von 45 % erreichen. Die Technologie

Erwarteter Marktanteil verschiedener kristalliner Silizium-Solarzellenstrukturen. BSF-Zellen beziehen sich auf Standard-Siebdruckzellen. (Bildquelle: ITRPV)

Aktuelle Kostenzahlen helfen zu erklären, warum PERC-Strukturen immer noch hinter der Konkurrenz im Multi- und Mono-Siebdruck zurückbleiben. Da die Zellstruktur im Durchschnitt eine relative Effizienzsteigerung von 7,5 % bei einem um 13 % höheren Preis bietet, ist sie derzeit näher am Premium-Leistungsmarkt angesiedelt.

PERC-Zellen bieten eine relative Effizienzsteigerung von 7,5 % gegenüber standardmäßigen siebgedruckten monokristallinen Zellen, gehen jedoch mit einem durchschnittlichen Anstieg der Zellkosten um 13 % einher. (Bildquelle: GTM Research Global PV Pricing Outlook Q3 2014)

Es wird jedoch erwartet, dass der Preis pro Watt für PERC-Geräte in den kommenden Jahren aufgrund von Verbesserungen in Forschung und Entwicklung sowie in der Fertigung erheblich sinken wird, was dem vom ITRPV prognostizierten Anstieg des PERC-Marktanteils entspricht.

Wie verbessert die PERC-Struktur die Zellleistung?

Allen Solarzellen gemeinsam ist ein Energieverlustmechanismus, der „Rekombination“ genannt wird. Dabei handelt es sich um einen Prozess, bei dem elektrische Ladung – die kleinen Arbeiter, die dafür sorgen, dass Strom durch die Zelle fließt und aus ihr entnommen wird – verloren geht und unbrauchbar wird.

Als allgemeine Regel gilt für die meisten siebgedruckten Solarzellen, dass es überall dort zu einer Rekombination kommt, wo Metall mit Silizium in Kontakt kommt, also am Aluminiumpad auf der Rückseite und den Silberfingern auf der Vorderseite. Bei Standard-Siebdruckzellen sind weniger als 3 % der Vorderseite mit Metall bedeckt, sodass ein Großteil der Rekombination an der Oberfläche durch die Verwendung von Isolierschichten wie Siliziumdioxid und Siliziumnitrid minimiert werden kann. Allerdings bleibt die Rückseite anfällig für hohe Rekombinationsgrade, da sie vollständig mit Aluminium bedeckt ist.

Die PERC-Zelle reduziert die Rekombination auf der Rückseite, indem sie eine strukturierte Isolierschicht zwischen dem Silizium und dem Aluminium platziert, sodass das Aluminium nur mit einem kleinen Teil davon in Kontakt kommt

Das hintere Aluminiumpad von PERC-Strukturen berührt im Vergleich zu Standard-Siebdruck-Solarzellen nur einen kleinen Bruchteil der Siliziumoberfläche. (Bildquelle: ISFH)

Die PERC-Struktur ergänzt die Liste der stillen Innovationen, die dazu beitragen werden, dass im Siebdruckverfahren verarbeitete Solarzellen auch in den kommenden Jahren an der Spitze der weltweiten PV-Verkäufe bleiben.

Top-Bildnachweis: Meyer Burger