Silicon-Light richt zich op betere en goedkopere zonnecellen op folie

Onder leiding van Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) werken zeven Europese partijen en één Chinese organisatie mee aan een nieuw zonnecelonderzoeksproject met de naam Silicon-Light. Het project is per 1 januari van start gegaan en duurt drie jaar. Het doel van het project is om betere en goedkopere dunne film siliciumcellen op folie te maken. Deze zonnefolies zijn bij uitstek geschikt voor gebouwgeïntegreerde PV toepassingen.

Silicium is een fantastisch materiaal om zonnecellen van te maken. Om cellen met een goed rendement te maken is het nodig dat het silicium zo zuiver mogelijk is. Het zuiveren is een kostbaar proces waarbij het de kunst is om de zonnecellen zo dun mogelijk te maken. In Silicon-Light worden methoden onderzocht en verbeterd om dunne laagjes van nomiaal 1/1000 millimeter vanuit een gasfase op een folie aan te brengen met behulp van Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD). Het gaat er daarbij om, om hoge kwaliteit amorf en microkristallijn silicium te fabriceren bij relatief lage procestemperaturen (beneden 200 ?C), zodat goedkopere kunststoffolies als drager gebruikt kunnen worden.

Licht opgesloten 

Om al het zonlicht in slechts één micrometer silicium te vangen, moeten er in de zonnecellen structuren worden ingebouwd die er voor zorgen dat het licht wordt opgesloten en de cel niet kan verlaten. Daarvoor worden in Silicon-Light methoden onderzocht om de achterzijde van de cellen te voorzien van een lichtverstrooiende textuur. Voor het maken van dergelijke texturen, met structuren op nanometerschaal, zullen methoden uit de halfgeleider industrie zoals elektronenstraal lithografie worden gebruikt. Om grootschalige productie van dergelijke texturen te realiseren worden deze gecombineerd met fabricagemethoden uit de holografische industrie.

Daarnaast heeft het project als doel om nieuwe TCO-lagen voor dit type zonnecellen te ontwikkelen. TCO (Transparant geleidende oxide) lagen zijn nodig om aan de voorzijde van de zonnecel de opgewekte stroom af te voeren. Indium-tin-oxide (ITO) is technisch gezien een ideale kandidaat, maar gezien de schaarsheid van Indium zijn andere materialen gewenst. Zinkoxide is een mogelijk alternatief, maar heeft bepaalde nadelen qua stabiliteit. In Silicon-Light zullen nieuwe TCO-verbindingen worden ontwikkeld die de voordelen van ZnO gaan combineren met die van ITO.

Acht partijen 

In het project werken acht partijen samen met een zeer verschillende achtergrond. Naast ECN als coördinator en zonnecelontwikkelaar doen mee: EPFL (Zwitserland), een topinstituut op gebied van dunnefilm silicium zonnecellen; Universiteit van Ljubjana, gespecialiseerd in de theorie van lichtopsluiting; Universiteit van Kopenhagen dat zich bezig houdt met elektronenmicroscopie voor de analyse van dunne lagen; Universiteit van Valencia en de JiaoTong Universiteit van Shanghai voor het maken van nanometerschaalstructuren met behulp van elektronenstraallithografie; Umicore als producent van materialen voor dunnefilm zonnecellen en tenslotte VHF-Technologies, een fabrikant van dunnefilm silicium zonnecellen als eindgebruiker.

Het project wordt gesubsidieerd door de Europese Commissie in het kader van het thematische programma Energie in FP7.

bron: ECN