Industriesolarzellen auf dünnem multikristallinem Silizium - KOPS ...

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24 FF J SC V OC η [%] [mA/cm 2 ] [mV] [%] Mittel (24) Standard Finger 75,6 ± 0,6 33,0 ± 0,3 612 ± 4 15,2 ± 0,2 Mittel (21) Trapez Finger 76,1 ± 0,8 32,9 ± 0,2 611 ± 4 15,3 ± 0,3 Mittel (21) Drei Busbars 76,6 ± 0,9 32,9 ± 0,2 613 ± 4 15,5 ± 0,3 Tabelle 2.6: Solarzellenergebnisse auf 156 x156 mm² Wafern aus Solarsilizium mit verschiedenen Geometrien des Frontkontakts Die Solarzellenergebnisse sind in Tabelle 2.6 zusammengefasst. Der Verlauf der Leerlaufspannung (und damit auch der Wirkungsgrad) ist wie schon bei den kleineren Wafern (125x125 mm²) abhängig von der Position der Wafer im Ingot und ist in Abbildung 2.14 dargestellt. V OC [mV] 620 618 616 614 612 610 608 606 604 602 Finger Breite ~100 μm Trapezförmige Finger Drei Busbars 600 0 50 100 150 200 Wafer # (~ Brickposition) Abbildung 2.14: Leerlaufspannung V oc der Solarzellen auf 156x156 mm² Wafern aus Solarsilizium in Abhängigkeit von der Position im Ingot Der Füllfaktor ist bei den Zellen mit trapezförmiger Fingergeometrie um 0,5% absolut erhöht, was in einem etwas besseren Wirkungsgrad (0,1% absolut) resultiert. Die Kurzschlussstromdichte der Zellen mit trapezförmiger Fingergeometrie ist leicht reduziert. Durch eine weitere Optimierung der Geometrie mit dünneren Fingern in der Mitte kann die Kurzschlussstromdichte noch erhöht werden. Die maximale Fingerlänge (maximaler Abstand zum vertappten Busbar) wächst mit der Zellgröße, wenn die Anzahl der Busbars gleichbleibt. Bei 100x100 mm² Zellen beträgt die max. Fingerlänge ~2,4 cm, bei 125x125 mm² Zellen ~3 cm und bei 156x156 mm² Zellen ~3,8 cm (der spezifische Widerstand eines Ag-Siebdruckfingers beträgt ρ = 0,3 Ω/cm). Um den Beitrag des Linienwiderstands zum Serienwiderstand zu minimieren, wurde die maximale Fingerlänge durch einen dritten, zusätzlichen Busbar bei den 156x156 mm² Zellen auf ~2,5 cm verkürzt. Die maximale Fingerlänge der
Solarsilizium 25 156x156 mm² Solarzellen entspricht nun ungefähr der Fingerlänge von 100x100 mm² Zellen. Um eine größere Abschattung der beleuchteten Zellfläche durch den dritten Busbar zu verhindern, wurde die Breite der Busbars um ein Drittel verringert. Mit dieser Geometrie konnte eine Steigerung im Füllfaktor um 1,1% absolut erreicht werden. Im Mittel hatten die Solarzellen mit 3 Busbars einen Füllfaktor von 76,6% ± 0,9 im Vergleich zu 75,6% bei der Referenzgruppe, bzw. 76,1% bei der Gruppe mit den trapezförmigen Fingern. Der Wirkungsgrad der Solarzellen ist dadurch im Mittel um 0,3% absolut besser als bei der Referenzgruppe, bzw. um 0,2% absolut besser als bei der Gruppe mit den trapezförmigen Fingern. Die Kurzschlussstromdichte wurde mit einer eigenen Kalibrierzelle bestimmt. Der nächste Schritt bei der Optimierung der Geometrie des Frontkontakts wäre eine Kombination aus der Geometrie mit drei Busbars und trapezförmig zulaufenden Finger. Eine Weiterentwicklung wäre eine Solarzelle mit noch mehr, aber dünneren Busbars. Allerdings lassen sich solche Busbars nicht mehr vertappen. Die schmalsten momentan erhältlichen Tapingstreifen sind 1 mm breit. In Kapitel 4.5 wird eine Methode vorgestellt, Solarzellen ohne Busbars im Modul mit dünnen Drähten zu verschalten. Dies entspricht im Prinzip einer Solarzelle mit sehr vielen dünnen Busbars. Zur Kalibrierung der Kurzschlussstromdichte wurden je eine Solarzelle aus der Gruppe mit trapezförmigen Fingern und der Gruppe mit 3 Busbars mit Tapingstreifen verlötet und bei Fraunhofer ISE CalLab kalibriert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2.7 zusammengefasst. FF J SC V OC η [%] [mA/cm 2 ] [mV] [%] Zelle mit 2 Busbars ISE CalLab 75,7 33,10 615,5 15,4 Zelle mit 2 Busbars eigene Messung 76,42 33,23 616,4 15,7 Zelle mit 3 Busbars ISE CalLab 76,7 33,19 615,8 15,7 Tabelle 2.7: Solarzellenergebnisse von mit Tapingstreifen verlöteten Solarzellen mit zwei Busbars, gemessen am Fraunhofer ISE CalLab und im I(V)-Simulator an der Universität Konstanz Das Fraunhofer ISE Callab gibt für seine Messungen eine Ungenauigkeit für die verschiedenen Größen von V oc ≤± 0,5%, I sc ≤± 2,5%, FF ≤± 1,0% und η ≤± 3,0% an. Im Rahmen dieser Toleranzen stimmt unsere Messung für die kalibrierte Solarzelle mit der Messung des ISE CalLab überein. Die Kurzschlussstromdichte der Solarzellen mit drei Busbars wurde anhand der vom ISE CalLab vermessenen Solarzelle mit drei Busbars bestimmt.
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