28/02/2012 - Neues Werkzeug zur Analyse der Effizienz von Solarzellen

Menéame

Forscher des Solarenergieinstituts der Polytechnischen Universität Madrid (UPM) und des Massachusets Technology Institute (MIT, USA) haben ein Computerwerkzeug entwickelt, das die theoretische Effizienz einer Silizium-Solarzelle nach Maßgabe der Verunreinigungen simuliert, die das Ausgangsmaterial enthalten. Es heißt "Impurities to Efficiency" und ist kostenlos.

In Zusammenarbeit mit dem MIT (USA) entwickelten Forscher der Gruppe "Silizium und neue Solarzellenkonzepte" des Sonnenenergieinstituts der UPM Impurities to Efficiency (I2E), ein kostenloses und zugängliches Werkzeug für Industrie und Forschungseinrichtungen, das die theoretische Effizienz einer Siliziumzelle je nach Verunreinigungen, die das Ausgangsmaterial enthalten, ohne die mühevolle Herstellung, Charakterisierung und Analyse berücksichtigt.

Ein entscheidender Faktor bei der Bestimmung der Effizienz von Solarzellen ist die Größe und Verteilung von Eisenpartikeln im Silizium. Obwohl bei der Herstellung dieser Solarzellen mehr als 99% reine Silizium-Walzen verwendet werden, behindern die nach wie vor geringe Eisenmenge und mehr noch die Verteilung und die Größe dieser Partikel die Elektronenbewegung.

Durch die Kombination der grundlegenden Physik mit sehr präzisen numerischen Simulationen konnten die Forscher des IES, angeführt von Professor Carlos del Cañizo, in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Professor Tonio Bunassisi vom MIT, vorhersagen, wie sich die Eisenunreinheiten während des Herstellungsprozesses der Silizium-Walzen verhalten. Messungen der wahren Verteilung dieser Verunreinigungen in einem Synchrotron haben die theoretischen Vorhersagen des entwickelten Werkzeugs bestätigt.

Der Vorteil der Simulation gegenüber den traditionellen Analysen ist klar, da sie den Zugang zu der besten Lösung für eine bestimmte Reihe von Parametern ermöglicht, was mit den traditionellen Methoden nicht in allen Fällen möglich ist, da die Zahl der Variablen, die ins Spiel kommen, und die Kosten des Prozesses hoch sind.

Das I2E-Tool ist seit Juli 2011 kostenlos verfügbar. Während dieser Zeit haben Nutzer aus der ganzen Welt rund 2000 Simulationen durchgeführt. Dieses Tool wird den Innovationsprozess im Bereich der Silizium-Solarzellen beschleunigen.

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Bibliographische Angaben:

• Hofstetter, DP. Fenning, MI. Bertoni, JF. Lelièvre, C. del Cañizo, T. Buonassisi. "Impurity-to-Efficiency Simulator: Predictive Simulation of Silicon Solar Cell Performance Based on Iron Content and Distribution". Progress in Photovoltaics 19: 487-497, 2011.
• DP. Fenning, J. Hofstetter, MI Bertoni, S. Hudelson, M. Rinio, JF Lelièvre, B. Lai, C. del Cañizo, T. Buonassisi. "Iron distribution in silicon after solar cell processing: Synchrotron analysis and predictive modeling". Applied Physics Letters 98: 162103, 2011.

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