Macroporous silicon for thin-film solar cells

Makroporöses Silicium für ultradünne monokristalline Waferphotovoltaik (MacPSI) / Macroporous silicon for crystalline thin-film solar cells

Abstract

Within the scope of the project, 133 cm² large and 20 to 30 micrometers thin macroporous silicon (Si) layers are produced using an electrochemical etching process: Macropores are etched into a substrate and widened at a depth of 20 to 30 micrometers to form a highly porous separation layer. The low-porous layer is then mechanically separated from the substrate wafer and used as an absorber in solar cells. The first prototype solar cells have already achieved efficiencies of 13.5 %. Measurements of implied current-voltage characteristics on passivated macroporous Si layers show that efficiencies of up to 20 % and more can be achieved. The measured optical absorption reaches 98.5 % of the Lambertian limit.

Abstract (in German)

Im Rahmen des Projektes werden 133 Quadratzentimeter große und 20 bis 30 Mikrometer dünne makroporöse Silicium(Si)-Schichten mit einem elektrochemischen Ätzverfahren hergestellt: In ein Substrat werden Makroporen geätzt und in einer Tiefe von 20 bis 30 Mikrometern so verbreitert, dass sich eine hochporöse Trennschicht ausbildet. Die niedrigporöse Schicht wird anschließend mechanisch vom Substratwafer getrennt und als Absorber in Solarzellen verwendet. Erste Prototypen-Solarzellen erreichen bereits Wirkungsgrade von 13,5 Prozent. Messungen von implizierten Strom-Spannungs-Kennlinien an passivierten makroporösen Si-Schichten zeigen, dass Wirkungsgrade von bis zu 20 Prozent und mehr erreicht werden können. Die gemessene optische Absorption erreicht dabei 98,5 Prozent vom Lambertschen Limit.