Lichtstreuende Oberflächen, Schichten und Schichtsysteme zur Verbesserung der Lichteinkopplung in Silizium-Dünnschichtsolarzellen

Eine Solarzelle ist ein optoelektronisches Bauelement, welches die im Licht enthaltene Energie direkt in elektrische Energie umwandelt. Der zugrunde liegende photovoltaische Effekt wurde von Becquerel im Jahre 1837 entdeckt. Die erste Silizium-Solarzelle stellten Chapin, Fuller und Pearson in den Bell Laboratories im Jahre 1953 her. In der Folgezeit (seit 1958) wurden Solarzellen vor allem in der Raumfahrt eingesetzt. Den Weg für den terrestrischen Einsatz ebneten eine signifikante Kosteneinsparung und Verbesserung der auf kristallinem Silizium basierenden Solarzellen sowie die Entwicklung von diversen weiteren Solarzellenkonzepten [1–3]. Gegenwärtig wird der photovoltaische Weltmarkt zu ca. 95% von Zellen auf Basis von kristallinem Silizium dominiert [4]. Der übrige Anteil entfällt fast ausschließlich auf Dünnschichtansätze auf Basis von amorphem Silizium (ca. 4%Weltmarktanteil), Cadmiumtellurid (CdTe, ca. 1%) und Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS: Cu(In, Ga)(S, Se), < 1%). Trotz des derzeitig geringen Weltmarktanteils wird den Dünnschichtansätzen vielfach ein sehr großes zukünftiges Marktpotential zugesprochen [5–7]. Sie werden vermutlich zu den photovoltaischen Technologien gehören, die durch signifikante Kostenreduktion das Preisziel von 1 e/Watt erreichen können. Auf mittlere Sicht sind niedrige Produktionskosten notwendig, damit der Preis von photovoltaisch erzeugtem Strom mit dem von Strom aus dem öffentlichen Netz konkurrieren kann.