Dunne-film silicium zonnecellen en -modules
Het onderzoek en het doel
Om zonnestroom goedkoper te maken is het zaak om het gebruik van dure zuivere grondstoffen zo minimaal mogelijk te maken. De dunne film silicium zonnecellen die bij ECN worden ontwikkeld, bevatten silicium lagen van 1-2 micron dik en zijn daarmee meer dan 100 keer zo dun als conventionele zonnecellen.
De grootste uitdagingen zijn nu om deze dunne silicium lagen met een hoge kwaliteit en tegen lage kosten te fabriceren, en de zonnecel zo te ontwerpen dat het zonlicht optimaal wordt geabsorbeerd door dergelijk dunne lagen. Om goede en stabiele celrendementen te kunnen behalen moeten de siliciumlagen kristallijn, en niet amorf van structuur zijn. ECN ontwikkelt een lage-kosten roll-to-roll depositie proces voor de fabricage van microkristallijn silicium (mc-Si), gebruikmakend van microgolf plasmas. Dit mc-Si bestaat uit kleine korrels kristallijn silicium en kan bij lage temperaturen (beneden 250 ?C) worden gemaakt, met nagenoeg dezelfde elektronische kwaliteit als standaard kristallijn silicium.
Hierbij richt ECN zich op roll-to-roll fabricage van de zonnecellen op folie. Folie als drager biedt grote voordelen ten opzichte van het nu gebruikelijke glas omdat het lichter is en het een grote vrijheid qua vorm van de modules biedt.
ECN's aanpak en de bijdrage aan het Nederlandse, Europese en mondiale onderzoek
Het ECN-onderzoek richt zich de belangrijkste proces stappen in de 
fabricage van dunne film silicium zonnecellen en ?modules op folies:
- depositie van silicium absorber (mc-Si) en p en n junctie lagen door middel van roll-to-roll processen,
- isolatie van cellen en aanbrengen van elektrodes om serieschakeling van de cellen te realiseren (lasergraveren, druktechnieken),
- optimaliseren van de lichtinvangst in de silicium lagen (anti-reflectielagen aan de voorzijde, spiegelende en verstrooiende lagen aan de achterzijde),
- encapsulatie-technologie
Recente (gepubliceerde) resultaten
De film silicium PV activiteiten van ECN hebben zich tot nu toe voornamelijk geconcentreerd op depositie van silicium absorberlagen met behulp van microgolf plasma. Enkele recente publicaties zijn:
- Large area deposition of microcrystalline silicon by microwave PECVD
L?ffler, J.; Muffler, H.J.; Devilee, C. (ECN Solar Energy); Gajovic, A.; Dubcek, P.; Gracin, D. (Rudjer Boskovic Institute, Croatia); Soppe, W.J. (ECN Solar Energy) - Optical and structural properties of microcrystalline silicon, grown by microwave PECVD
Soppe, W.J.; Muffler, H.J.; Biebericher, A.C.W.; Devilee, C.; Burgers, A.R. (ECN Solar Energy)
Overige interessante informatie
Er zijn ook interessante tussenvormen mogelijk waarin dunne film silicium PV technologie gecombineerd wordt met kristallijn silicium PV technologie. ECN werkt aan een aansprekend voorbeeld hiervan: de silicium heterojunctiecel. Hierbij wordt de emitter van de kristallijn silicium zonnecel niet gemaakt door bij een hoge temperatuur een doterende stof in te laten diffunderen, maar door het aanbrengen van een dunne laag gedoteerd silicium in een plasma depositieproces.
Voordelen van dit proces zijn dat de procestemperaturen laag gehouden kunnen worden (onder de 250 ?C) en dat een heel goede oppervlaktepassivering mogelijk is. De firma Sanyo heeft met dit type cel rendementen van meer dan 21% gerealiseerd.
