Dünnfilme und Photovoltaik  
Allgemeines
CIGS
CdTe
Tandemzellen
Lehre

CdTe-Solarzellen
Cadmiumtellurid ist ein Verbindungshalbleiter bestehend aus dem Metall Cadmium und dem Halbleiter Tellur im Verhältnis eins zu eins. CdTe verfügt über eine Bandlücke von 1.5 eV, was optimal ist für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. Das Material ist zudem chemisch und temperaturstabil. Die sehr gute Absorbtionsfähigkeit für sichtbares Licht macht dieses Material zu einem hervorragenden Kandidaten für photovoltaische Anwendungen. Das Material ist zudem einfach mit Hilfe diverser Methoden zu synthetisieren was hohe Durchsätze in der Produktion ermöglicht.
CdTe wurde in den 60iger Jahren erstmals als Absorbermaterial in Solarzellen eingesetzt. 1981 wurde die 10%-Effizienzgrenze auf Zellniveau überschritten. 2005 wurde der bis heute gültige Effizienzrekord von 16.5% von NREL (National Renewable Energy Laboratories) aufgestellt. Bei dieser Rekordzelle wurden die optischen Verluste auf ein absolutes Minimum reduziert. Die grösste Herausforderung der Zukunft wird die Verbesserung der elektronischen Eigenschaften sein, um die Zellspannung und somit den Wirkungsgrad zu verbessern
Die jährliche Produktionskapazität an CdTe-Solarmodulen hat 2009 ein Gigawatt (1 GW) erreicht. Der grösste Hersteller ist das amerikanische Unternehmen „First Solar“, das hauptsächlich in Malaysia produziert und aktuell die kostengünstigsten Solarmodule gemessen am Preis pro Watt herstellt.
In unserem Labor konnten wir bisher CdTe-Solarzellen mit einer Effizienz von 15.6% (März 2010) auf Glas und von 13.5% auf flexibler Polyimidfolie herstellen. Anders als bei CIGS wird für alle Substrate derselben Prozess bei gleichbleibender Materialqualität verwendet. Der Effizienzunterschied zwischen Solarzellen auf Glas und auf Polyimid begründet sich nur durch optische Verluste im - verglichen mit Glas - weniger transparenten Polyimid.
Die Entwicklung von CdTe Solarzellen auf flexiblen Substraten ist einer unserer Schwerpunkte. Der von uns angewandte Produktionsprozess erfordert Temperaturen von unter 420 °C, was den Einsatz von Polyimid ermöglicht (bei 450 °C ist die thermische Belastbarkeitsgrenze des Materials erreicht).
Neue Rückkontakte werden ebenfalls in unserem Labor entwickelt. Bis heute ist der Rückkontakt ein Knackpunkt der CdTe-Technologie. Um hohe Wirkungsgrade zu erreichen muss er als letzte Schicht auf die Zelle aufgebracht werden, was die Verwendung eines nichttransparenten Substrats verunmöglicht.
Die Dotierung des Halbleitermaterials CdTe im Rahmen eines im Dezember 2009 beginnenden Forschungsprojekts ist ein weiterer Schwerpunkt unserer Forschung. Die Erhöhung der Ladungsträgerkonzentration in polykristallinem CdTe ist ein wichtiger Schritt zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades.
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