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.