Artikel aktualisiert am 03.05.2023
von Boris Stippe | ca: 7 Min. zu lesen

EFG-Verfahren

Wie werden Silizium Solarzellen hergestellt?

EFG steht für „Emitter Wrap Through with Front Surface Field and Back Contact“. Dabei handelt es sich um eine spezielle Technologie zur Herstellung von Solarzellen, bei der der Emitter auf der Rückseite der Zelle angebracht wird, um den Wirkungsgrad zu erhöhen und die Leistungsfähigkeit der Solarzelle zu verbessern.

Silizium Wafer
Silizium Wafer (Bildquelle: ryanking999 – stock.adobe.com)

Das EFG-Verfahren ist eine spezielle Technologie zur Herstellung von Solarzellen, die den Wirkungsgrad und die Leistungsfähigkeit von Solarzellen verbessert. EFG steht für „Emitter Wrap Through with Front Surface Field and Back Contact“. Bei diesem Verfahren wird der Emitter auf der Rückseite der Zelle angebracht und die Vorderseite mit einem Front Surface Field versehen. Dadurch wird die Lichtabsorption in der Zelle verbessert, da das Licht nun direkt auf den aktiven Bereich der Solarzelle trifft.

Das EFG-Verfahren zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad und eine gute Leistung bei schwachem Licht aus. Durch die Verwendung von Silizium als Basis für die Solarzellen können diese zudem kostengünstig hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil des EFG-Verfahrens ist die Möglichkeit, die Zellen in verschiedenen Größen und Formen herzustellen, was sie für eine Vielzahl von Anwendungen in der Solarindustrie geeignet macht.

Das EFG-Verfahren wird seit den 1980er Jahren eingesetzt und spielt seitdem eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Solarzellen. Die Technologie wird ständig weiterentwickelt, um den Wirkungsgrad und die Leistung von Solarzellen zu erhöhen und ihre Rolle bei der Erzeugung von Solarenergie zu stärken.

Wie funktioniert das EFG-Verfahren zur Herstellung von Solarzellen?

Das EFG-Verfahren (Emitter Wrap Through with Front Surface Field and Back Contact) ist eine spezielle Technologie zur Herstellung von Solarzellen, die den Wirkungsgrad und die Leistungsfähigkeit von Solarzellen verbessert.

Das EFG-Verfahren beginnt mit der Herstellung eines flachen Silizium-Wafers als Basis für die Solarzelle. Anschließend wird die Rückseite des Wafers mit einer Aluminiumschicht überzogen, um eine hohe Leitfähigkeit zu gewährleisten. Anschließend wird eine Dotierungsschicht auf die Oberseite des Wafers aufgebracht, um eine p-leitende Schicht zu erzeugen.

Danach wird eine Schicht Siliziumnitrid auf die Vorderseite der Solarzelle aufgebracht, um eine Barriere gegen elektrischen Widerstand und Oxidation zu erzeugen. Eine dünne Aluminiumschicht wird ebenfalls auf die Vorderseite aufgebracht, um eine hohe Leitfähigkeit zu gewährleisten.

Im nächsten Schritt wird die Solarzelle geätzt. Dabei wird die Oberfläche des Wafers auf einer Seite mit einer Chemikalie abgetragen, um einen Abschnitt freizulegen. Dieser Bereich ist die aktive Fläche der Solarzelle.

Anschließend wird auf die freigelegte Rückseite des Wafers eine weitere Dotierungsschicht aufgebracht, um eine n-leitende Schicht zu erzeugen. Diese Schicht dient als Kontaktfläche für den Anschluss an ein Solarmodul. Die n-leitende Schicht wird dann mit der Aluminiumschicht auf der Rückseite des Wafers verbunden.

Zum Schluss wird eine weitere Schicht Siliziumnitrid auf die Solarzelle aufgebracht, um sie vor Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen zu schützen. Die fertige Solarzelle hat eine dünne, flexible und widerstandsfähige Struktur und ist bereit für den Einsatz in Solarmodulen.

Was sind die Vorteile des EFG-Verfahrens gegenüber anderen Methoden zur Herstellung von Solarzellen?

Das EFG-Verfahren, oder „Emitter Wrap Through with Front Surface Field and Back Contact“, hat gegenüber anderen Methoden zur Herstellung von Solarzellen einige Vorteile:

  • Hoher Wirkungsgrad: Durch die Platzierung des Emitters auf der Rückseite der Zelle und die Verwendung einer Vorderseite mit Front Surface Field wird die Lichtabsorption in der Zelle verbessert. Dadurch kann ein höherer Wirkungsgrad erzielt werden.
  • Gute Leistung bei schwachem Licht: Das EFG-Verfahren führt zu Solarzellen, die auch bei schwachem Licht eine gute Leistung erbringen. Dies ist besonders wichtig in Regionen mit geringer Sonneneinstrahlung.
  • Kosteneffizienz: Das EFG-Verfahren ermöglicht die Herstellung von Solarzellen aus kostengünstigem Silizium. Außerdem können die Solarzellen in verschiedenen Größen und Formen hergestellt werden.
  • Einfache Herstellung: Im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren für Solarzellen ist das EFG-Verfahren relativ einfach und kann in großen Mengen produziert werden.
  • Langlebigkeit: Solarzellen, die mit dem EFG-Verfahren hergestellt werden, sind aufgrund ihrer robusten Struktur langlebig und können über viele Jahre genutzt werden.
  • Flexibilität: Da mit dem EFG-Verfahren Solarzellen in verschiedenen Größen und Formen hergestellt werden können, sind die Zellen für eine Vielzahl von Anwendungen in der Solarindustrie geeignet.

Wie unterscheidet sich das EFG-Verfahren von anderen Herstellungsverfahren wie z.B. dem PERC-Verfahren?

Das EFG-Verfahren und das PERC-Verfahren sind zwei verschiedene Methoden zur Herstellung von Solarzellen mit unterschiedlichen Ansätzen und Ergebnissen.

Das EFG-Verfahren verwendet eine Schicht auf der Rückseite der Solarzelle, die den Emitter umgibt, um den Stromfluss und die Lichtabsorption zu verbessern. Das PERC-Verfahren hingegen verwendet eine Schicht auf der Vorderseite der Solarzelle, die den Emitter umgibt und die Rekombination von Ladungsträgern verhindert. Diese Schicht dient als Passivierungsschicht, um den Wirkungsgrad der Solarzelle zu erhöhen.

Ein weiterer Unterschied zwischen den beiden Verfahren liegt in der Herstellung der Schichten. Beim EFG-Verfahren wird der aktive Bereich der Solarzelle durch chemisches Ätzen freigelegt, während beim PERC-Verfahren die Vorderseite der Solarzelle chemisch geätzt wird, um die Passivierungsschicht zu erzeugen.

Hinsichtlich des Wirkungsgrades erzielen beide Verfahren ähnliche Ergebnisse. Das EFG-Verfahren kann jedoch eine höhere Leistung bei schwachem Licht erzielen, während das PERC-Verfahren eine höhere Leistung bei hohen Temperaturen aufweist. Beide Verfahren haben auch unterschiedliche Kostenstrukturen, wobei das EFG-Verfahren in der Regel kostengünstiger ist als das PERC-Verfahren.

Wie hoch ist der Wirkungsgrad von Solarzellen, die mit dem EFG-Verfahren hergestellt wurden?

Der Wirkungsgrad von Solarzellen, die mit dem EFG-Verfahren hergestellt werden, kann je nach Design und Prozessoptimierung variieren. Es hat sich jedoch gezeigt, dass mit dem EFG-Verfahren ein Wirkungsgrad von bis zu 22,4 % erreicht werden kann.

Der hohe Wirkungsgrad des EFG-Verfahrens beruht auf der Platzierung des Emitters auf der Rückseite der Solarzelle, was eine höhere Lichtabsorption und einen besseren Stromfluss ermöglicht. Die Verwendung eines Front Surface Field trägt ebenfalls zur Effizienz bei, da es die Lichtabsorption auf der Vorderseite der Solarzelle verbessert.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der Wirkungsgrad von Solarzellen nicht nur von der Herstellungsmethode abhängt, sondern auch von anderen Faktoren wie der Art des verwendeten Siliziums, der Dicke der Solarzelle und der Art und Qualität der verwendeten Materialien. Auch Umweltfaktoren wie Temperatur und Lichtintensität können den Wirkungsgrad beeinflussen.

Die Solarindustrie arbeitet kontinuierlich an der Optimierung von Herstellungsverfahren und Materialien, um den Wirkungsgrad von Solarzellen zu verbessern und die Kosten zu senken. Das EFG-Verfahren ist eine vielversprechende Technologie, die hohe Effizienz und Kosteneffizienz bietet und eine wichtige Rolle bei der Erzeugung von Solarenergie spielen kann.

Wie hoch sind die Kosten für die Herstellung von Solarzellen mit dem EFG-Verfahren im Vergleich zu anderen Herstellungsmethoden?

Die Kosten für die Herstellung von Solarzellen mit dem EFG-Verfahren hängen von verschiedenen Faktoren wie der Größe der Solarzelle, dem verwendeten Silizium und den Produktionsprozessen ab. Im Allgemeinen ist das EFG-Verfahren jedoch eine der kostengünstigsten Methoden zur Herstellung von Solarzellen.

Einer der Hauptgründe dafür ist, dass das EFG-Verfahren eine einfache und schnelle Produktion ermöglicht, die in großen Mengen hergestellt werden kann. Im Gegensatz zu anderen Verfahren benötigt das EFG-Verfahren keine aufwendigen und teuren Produktionsschritte wie z.B. die chemische Gasphasenabscheidung.

Ein weiterer Faktor, der zu den niedrigen Kosten des EFG-Verfahrens beiträgt, ist die Verwendung von kostengünstigem Silizium. Da das EFG-Verfahren eine dünne Siliziumschicht verwendet, kann es auch mit niedrigeren Reinheitsgraden des Siliziums arbeiten, was die Kosten weiter senkt.

Im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren wie dem PERC-Verfahren sind die Kosten des EFG-Verfahrens in der Regel niedriger. Das PERC-Verfahren erfordert aufwändigere Produktionsschritte, die mit höheren Kosten verbunden sind. Allerdings haben PERC-Solarzellen aufgrund ihres höheren Wirkungsgrades auch eine höhere Leistung pro Fläche, was die höheren Kosten rechtfertigt.

Fazit

Das EFG-Verfahren ist eine spezielle Technologie zur Herstellung von Solarzellen, bei der der Emitter auf der Rückseite der Zelle angebracht wird, um den Wirkungsgrad und die Leistung der Solarzelle zu verbessern. Durch die Platzierung des Emitters auf der Rückseite der Zelle und die Verwendung einer Vorderseite mit Front Surface Field wird die Lichtabsorption in der Zelle verbessert, was zu einem höheren Wirkungsgrad führt. Das EFG-Verfahren bietet weitere Vorteile wie gute Leistung bei schwachem Licht, Kosteneffizienz, einfache Herstellung und Langlebigkeit. Im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren wie dem PERC-Verfahren ist das EFG-Verfahren in der Regel kostengünstiger. Solarzellen, die mit dem EFG-Verfahren hergestellt werden, können je nach Design und Prozessoptimierung einen Wirkungsgrad von bis zu 22,4 % erreichen.

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