Passivierung ist in der Photovoltaik ein entscheidender Prozess zur Optimierung der Leistung von Solarzellen. Sie bezeichnet die Behandlung der Oberfläche einer Solarzelle, um unerwünschte Oberflächenzustände zu minimieren und so die Effizienz der Ladungsträgertrennung und -sammlung zu erhöhen.

Funktionsweise

Oberflächenzustände in Solarzellen können dazu führen, dass Ladungsträger rekombinieren, bevor sie an die Elektroden gelangen. Diese Rekombination verringert den Stromfluss und damit den Wirkungsgrad der Solarzelle. Durch die Passivierung wird eine dünne, meist amorphe Schicht auf die Oberfläche der Solarzelle aufgebracht. Diese Schicht wirkt wie eine Barriere, die die Rekombination von Ladungsträgern an der Oberfläche reduziert.

Materialien und Verfahren

Häufig verwendete Materialien für die Passivierung sind:

• Silizium-Nitrid (SiN): Eine weit verbreitete Passivierungsschicht, die durch Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) aufgebracht wird.
• Amorphes Silizium (a-Si): Eine weitere Möglichkeit, die ebenfalls durch PECVD aufgebracht werden kann.
• Oxid-Schichten: Zum Beispiel Siliziumdioxid (SiO₂) oder Aluminiumoxid (Al₂O₃), die durch verschiedene Verfahren wie Atomic Layer Deposition (ALD) oder Sputtern aufgebracht werden können.

Die Wahl des Passivierungsmaterials hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie dem verwendeten Solarzellenmaterial (z.B. kristallines Silizium, PERC, heterojunction), den Produktionskosten und den gewünschten elektrischen Eigenschaften.

Vorteile der Passivierung

• Erhöhter Wirkungsgrad: Durch die Reduzierung von Oberflächenrekombination kann der Wirkungsgrad von Solarzellen deutlich gesteigert werden.
• Verbesserte Langzeitstabilität: Passivierungsschichten können die Degradation der Solarzelle über die Zeit verringern.
• Geringere Lichteinwirkung: Einige Passivierungsschichten können auch dazu beitragen, die Lichteinwirkung auf die Solarzelle zu reduzieren und so die Temperatur zu senken.

Bedeutung für die Photovoltaik

Die Passivierung ist ein wesentlicher Bestandteil der modernen Solarzellenfertigung und hat maßgeblich zur Steigerung der Wirkungsgrade von Solarzellen beigetragen. Durch kontinuierliche Forschungsaktivitäten werden neue Passivierungsmaterialien und -verfahren entwickelt, um die Effizienz von Solarzellen weiter zu verbessern und die Kosten zu senken.

Stichworte: Solarzelle, Rekombination, Wirkungsgrad, Silizium