Schueleraktion Solare Zukunft auf der Solar Energy 2002, Berlin, 13-15 Juni 2002 Abschlussbericht

This project was intended to intensify environmental education, specifically in the field of renewable energy sources, in German schools and to improve the communication competence of German pupils. Selected activities were presented at the SolarEnergy 2002 in Berlin. (orig.)Das Projekt Schueleraktion Solare Zukunft hatte das Ziel, Umweltbildungsaspekte, speziell des Bereiches Erneuerbarer Energien, an deutschen Schulen zu intensivieren und auf diesem Sektor zur Staerkung der Kommunikationskompetenz von Schuelern beizutragen. Das Projekt gab ausgewaehlten Schuelern die Moeglichkeit, sich mit ihren Arbeiten auf der Berliner Weltmesse fuer Erneuerbare Energien - SolarEnergy 2002 - zu praesentieren und mit Vertretern von Wissenschaft, Politik und Wirtschaft in Kontakt zu treten. Damit war es ein weiteres Ziel, ein besseres Verstaendnis der Theorie durch angewandten Praxisbezug zu foerdern. Ausgangspunkt fuer die Ueberlegungen, ein Projekt des Namens Schueleraktion Solare Zukunft auf der Weltmesse SolarEnergy 2002 durchzufuehren, waren mehrere Punkte. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F04B298 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDeutsche Bundesstiftung Umwelt, Osnabrueck (Germany)DEGerman

Novel back contact silicon solar cells designed for very high efficiencies and low-cost mass production

To make photovoltaics an economic source of energy the efficiency of industrial crystalline silicon solar cells has to be drastically increased without complicating the fabrication process. Solar cells with both contacts on the rear side are promising candidates for further increasing cell and module efficiency as well as significantly simplifying module assembly. A new generation of back contact silicon solar cells, based on the self-aligned mask and photolithography-free Oblique-Evaporation-of- Contact (OECO) technology is introduced. The outstanding high-efficiency features and the low-cost production features including the advantages for thin wafers and bifacial operation of the so called BACK-OECO solar cells are outlined. Simulation studies based on the experimental experience with front-contacted OECO cells are revealing that these new devices have the potential to achieve efficiencies up to 22% under industrial conditions using Cz grown silicon. Custom-made high-throughput processing equipment recently completed by us for the crucial fabrication steps including back surface grooving, oblique metal evaporation and high quality low temperature surface passivation is described.SIGLEAvailable from: http://www.isfh.de/institut/publika/NewOrleans.htm / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman

Highly efficient industrial-size silicon solar cells based on innovative OECO technology Paper

The obliquely evaporated contact (OECO) solar cell structure recently developed at ISFH allows to reach efficiencies of 20% and above by applying an industrially feasible manufacturing process. In this paper, the key technologies for the fabrication of OECO-type solar cells: (i) mechanical grinding for surface structuring, (ii) oblique vacuum evaporation for metallization, (iii) remote plasma-enhanced chemical vapour deposition (RPECVD) of silicon nitride (SiNx) for surface passivation and (iv) conductive adhesive technology for cell interconnection are discussed in detail. Furthermore, the latest results of industrial-size OECO solar cells are presented.Available from: http://www.isfh.de/institut/publika/muenchen.htm / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman

EN

The outstanding surface passivation properties of remote plasma-enhanced chemical vapour deposited (RPECVD) silicon nitride (SiN_x) films developed at ISFH clearly correlate with Si/N-ratio. Since the physical reason of this correlation is still unknown, this work presents a comprehensive study of the relationship between film composition and surface passivation quality of RPECVD SiN_x on p-type crystalline silicon. The films were characterised by photoconductance decay measurements, infrared spectroscopy, nuclear reaction analysis and capacitance voltage curves recorded in the dark and - for the first time - under illumination using Al/SiN_x/p-Si metal-nitride-silicon capacitors. As a key result clear correlations were found between the surface recombination velocity and the concentration of N and Si dangling bonds in the volume of SiN_x films featuring a refractive index of 1.9 and 2.1, respectively.SIGLEAvailable from: http://www.isfh.de/institut/publika/muenchen.htm / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman

Minderertragsanalysen und Optimierungspotentiale im Bund-Laender-1000-Daecher-Photovoltaik-Programm Kurzversion des Schlussberichts

Available from TIB Hannover: F97B2122+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman

Hoechsteffiziente multikristalline Silicium-Solarzellen mit industrie-relevantem Herstellungsverfahren Schlussbericht

The manufacturing of highly efficient silicon solar cells can be simplified drastically by introduction of a low-temperature passivation for both surfaces as well as a mechanical structuring of the front surface in conjunction with a mask-free shallow angle evaporation of the front side metallisation. Using single crystalline silicon, major progresses were made at ISFH in this area. The aim of this research project is to apply the highly efficient solar cell structures developed at ISFH (pn- as well as advanced metal insulator semiconductor inversion-layer (MIS-IL) silicon solar cells) for the first time to multicrystalline silicon from BAYER (BAYSIX "r"e"g"i"s"t"e"r"e"d, RGS) and from RWE Schott Solar (EFG). Large area multicrystalline silicon solar cells with highest efficiencies shall be manufactured using industrially relevant production processes. The efficiencies obtained due to the novel ISFH solar cell concepts are 18.1% on multicrystalline BAYSIC "r"e"g"i"s"t"e"r"e"d material. In a close co-operation with the companies BAYER and RWE Schott Solar a significant improvement of the photovoltaic economy shall be achieved with an innovative, worldwide leading product developed in Germany, possibly resulting in an important stimulation of the PV industry. In the course of the project 10 #chi# 10 cm"2 solar cells on single crystalline silicon with efficiencies up to 20% could be manufactured at ISFH due to the transfer of important insights to this material. These were international peak values for industrially manufacturable solar cells with such dimensions. This outstanding result suggested to transfer this so called OECO (Obliquely Evaporated COntacts) technique - developed at ISFH for easily and economically manufacturing highest efficient silicon solar cells - from the research scale into laboratory pilot line production state. Due to an increase of the financial resources the solar cell production facilities at ISFH were expanded so that there were enough solar cells to manufacture several different, industrially relevant PV modules with highest efficiencies. Of prime importance was the development of the OECO solar cell technology together with an adapted module technique up to a valuable, industrially feasible commercial product. (orig.)Available from TIB Hannover: F04B2116 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Bonn (Germany)DEGerman

Minderertragsanalysen und Optimierungspotentiale im Bund-Laender-1000-Daecher-Photovoltaik-Programm Anhang B zum Schlussbericht

Within the German 1000 Roofs PV Programme more than 2200 grid connected PV systems (1 to 5 kWp) were installed. A significant number of PV systems show low final yields. The aim of this project was to specify and quantify the reasons for low yields. Four reasons for low final yields and reduced performances of PV systems were identified: 1. Deviations form the rated power of PV modules. 2. Shading due to trees, walls or buildings. 3. Defects within the DC installation and of PV components. 4. Problems due to the inverter (e.g. MPP mismatch). To quantify the influence of these effects monitoring of selected PV systems was carried out by a flexible data acquisition system. Furthermore a IV curve analyzer was used to measure the power of the PV generators. The correlation between a special kind of influence (for example shading) and the final yield was identified by well known and new developed simulation tools. The possibilities to optimize components and the operation of the PV system were shown. (orig.)Im Bund-Laender-1000-Daecher-Photovoltaik-Programm wurden mehr als 2200 netzgekoppelte PV-Anlagen im Leistungsbereich von 1 bis 5 kWp errichtet. Eine signifikante Anzahl von PV-Anlagen fiel durch zu geringe Energieertraege auf. Ziel dieses Forschungsprojektes war es, die Ursachen dieser Minderertraege zu suchen und zu quantifizieren. Es ergaben sich folgende Einflussfaktoren: 1. Leistungsdefizite der PV-Module gegenueber den Datenblattangaben der Hersteller, 2. Teilabschattungen der PV-Generatoren durch Baeume, Gebaeude und Gebaeudeteile (Schornsteine, Dachgauben, Waende), 3. Defekte in den gleichstromseitigen Elektroinstallationen, dadurch Ausfaelle einzelner PV-Generatorstraenge, 4. Betriebsstoerungen der Wechselrichter und Fehlanpassungen zwischen PV-Generator und Wechselrichter. Um die einzelnen Faktoren zu quantifizieren, wurden mehrwoechige Messkampagnen mit einem mobilen Datenerfassungsgeraet durchgefuehrt. Des weiteren wurde ein portabler Kennlinienanalysator eingesetzt, um die PV-Generatorleistung zu untersuchen. Der Zusammenhang zwischen den Einflussfaktoren (z.B. eine spezielle Teilabschattung) und dem Jahresenergieertrag wurde durch weiterentwickelte und neu entwickelte numerische Modelle ermittelt. Die Optimierungspotentiale bezueglich der Komponenten und des Betriebsverhaltens netzgekoppelter Photovoltaiksysteme wurden aufgezeigt. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F97B1944+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman

Einbindung von Sonnenenergie in die Nahwaermeversorgung der Stadtwerke Goettingen AG. Koordination und wissenschaftlich-technisches Begleitprogramm Abschlussbericht

The project aimed at both the investigation of the technological feasibility as well as the energetical analysis of a large roof-integrated flat-plate collector array and a facade-integrated transpired air-collector system into the district heating system of Stadtwerke Goettingen AG. Both collector systems: System A: A 785 m"2 roof-integrated flat-plate collector array used for preheating the return flow of the district heating network, and System B: A facade-integrated transpired air-collector system used for preheating the combustion air of the conventional gas burners had been financed with a 50% share by each of Minstry for Economy, Transport, and Technology of the State of Lower Saxony (Niedersachsen) and Stadtwerke Goettingen AG. Within the framework of a research project funded by the Federal Ministry for Research and Education (BMBF), a comprehensive scientific and technical investigation of both systems has been jointly carried out by Institut fuer Solarenergieforschung GmbH Hameln-Emmerthal ISFH (System A) and by Institut fuer Thermodynamik und Waermetechnik of Universitaet Stuttgart ITW (System B) between April 1993 and December 1995 while system installation and operation was in the responsibility of Stadtwerke Goettingen AG. This final report presents a complete description of the research program, including the important technical features and characteristics of the key solar components and systems and gives a full overview of the very positive operational experience as well as all important results of the energetical analysis obtained within a near to 3-years measured operational period. (orig.)Ziel des Vorhabens war die Untersuchung der technischen Machbarkeit und die energietechnische Analyse der Integration einer Flachkollektor- und einer Luftkollektoranlage in das Nahwaermesystem der Stadtwerke Goettingen AG. Die zwei installierten Solaranlagen: Teilsystem A: In das Dach des Heizkraftwerks integrierte, 785 m"2 grosse Flachkollektoranlage, zur Waermeeinspeisung in den Ruecklauf des bestehenden Nahwaermeversorgungsnetzes, Teilsystem B: Luftkollektorsystem an der Suedostfassade des Heizkraftwerks zur Vorwaermung der den konventionellen Heizkesseln zugefuehrten Verbrennungsluft, wurden zu gleichen Teilen je vom Ministerium fuer Wirtschaft, Technologie und Verkehr des Landes Niedersachsen und von der Stadtwerke Goettingen AG finanziert. Im Rahmen des vom BMBF gefoerderten wissenschaftlich-technischen Begleitprogramms erfolgte zwischen April 1993 und Dezember 1995 eine umfassende messtechnische Untersuchung der beiden Solaranlagen durch das Institut fuer Solarenergieforschung GmbH Hameln-Emmerthal ISFH (Teilsystem A) und das Institut fuer Thermodynamik und Waermetechnik der Universitaet Stuttgart ITW (Teilsystem B). Die Ausfuehrung und der Betrieb der Anlagen lag im Verantwortungsbereich der Stadtwerke Goettingen AG. Der vorliegende Bericht beinhaltet eine grundlegende Beschreibung des Forschungsvorhabens, die wesentlichen technischen Details der verschiedenen Anlagenkomponenten und ihrer Systemkombination sowie die Durchfuehrung und Ergebnisse der wissenschaftlichen Untersuchungen nach fast dreijaehriger Betriebsphase. (orig.)Available from TIB Hannover: F96B1916+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman

Minderertragsanalysen und Optimierungspotentiale im Bund-Laender-1000-Daecher-Photovoltaik-Programm Anhang A zum Schlussbericht

Within the German 1000 Roofs PV Programme more than 2200 grid connected PV systems (1 to 5 kWp) were installed. A significant number of PV systems show low final yields. The aim of this project was to specify and quantify the reasons for low yields. Four reasons for low final yields and reduced performances of PV systems were identified: 1. Deviations form the rated power of PV modules. 2. Shading due to trees, walls or buildings. 3. Defects within the DC installation and of PV components. 4. Problems due to the inverter (e.g. MPP mismatch). To quantify the influence of these effects monitoring of selected PV systems was carried out by a flexible data acquisition system. Furthermore a IV curve analyzer was used to measure the power of the PV generators. The correlation between a special kind of influence (for example shading) and the final yield was identified by well known and new developed simulation tools. The possibilities to optimize components and the operation of the PV system were shown. (orig.)Im Bund-Laender-1000-Daecher-Photovoltaik-Programm wurden mehr als 2200 netzgekoppelte PV-Anlagen im Leistungsbereich von 1 bis 5 kWp errichtet. Eine signifikante Anzahl von PV-Anlagen fiel durch zu geringe Energieertraege auf. Ziel dieses Forschungsprojektes war es, die Ursachen dieser Minderertraege zu suchen und zu quantifizieren. Es ergaben sich folgende Einflussfaktoren: 1. Leistungsdefizite der PV-Module gegenueber den Datenblattangaben der Hersteller, 2. Teilabschattungen der PV-Generatoren durch Baeume, Gebaeude und Gebaeudeteile (Schornsteine, Dachgauben, Waende), 3. Defekte in den gleichstromseitigen Elektroinstallationen, dadurch Ausfaelle einzelner PV-Generatorstraenge, 4. Betriebsstoerungen der Wechselrichter und Fehlanpassungen zwischen PV-Generator und Wechselrichter. Um die einzelnen Faktoren zu quantifizieren, wurden mehrwoechige Messkampagnen mit einem mobilen Datenerfassungsgeraet durchgefuehrt. Des weiteren wurde ein portabler Kennlinienanalysator eingesetzt, um die PV-Generatorleistung zu untersuchen. Der Zusammenhang zwischen den Einflussfaktoren (z.B. eine spezielle Teilabschattung) und dem Jahresenergieertrag wurde durch weiterentwickelte und neu entwickelte numerische Modelle ermittelt. Die Optimierungspotentiale bezueglich der Komponenten und des Betriebsverhaltens netzgekoppelter Photovoltaiksysteme wurden aufgezeigt. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F97B1943+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie, Bonn (Germany)DEGerman

Entwicklung einer CdTe/CdS Duennschicht-Solarzelle Schlussbericht

The focus was on the development and optimisation of the close-spaced sublimation process in an inline coating plant for production of stable high-efficiency CdS/CdTe solar wafers. An inline plant was to be constructed by ANTEC GmbH and ISFH. Film layers were to be optimised, and investigations were to show whether processing of single films is possible without breaking the vacuum, e.g. for etching. The results were to be used directly by ANTEC GmbH. An efficiency of 14 percent and an idle voltage of about 850 V were to be achieved with a film thickness of 2 #mu#m. To achieve these goals, the following project stages were envisaged: 1. Replacement of the expensive window material ITO by a less costly material. 2. Higher stability of the back contact by using appropriate intermediate layers. 3. Alternative activation processes other than the conventional CdCl_2 activation. 4. Investigation of the effects of the activation step on the electric properties of the sample.Die uebergreifende Aufgabenstellung des Projektes war die Entwicklung und Optimierung des Close-spaced-Sublimation verfahrens in einer Inline-Beschichtungsanlage fuer die Herstellung stabiler und hocheffizienter CdS/CdTe Duennschichtsolarzellen. Mit dem Wissen der ANTEC GmbH sollte zusammen mit dem ISFH eine Inline-Anlage konzipiert und gebaut werden. Die fuer die Solarzelle notwendigen Einzelschichten sollten in dem Inline-Prozess optimiert werden. Es sollte ermittelt werden, ob eine Prozessierung der Einzelschichten ohne Brechen des Vakuums, z.B. fuer einen Aetzschritt, moeglich ist. Die erzielten Ergebnisse sollen direkt der ANTEC GmbH zufliessen. In dem Projekt wurde als Endziel ein Wirkungsgrad der CdTe/CdS-Duennschichtsolarzelle von 14% und eine Erhoehung der Leerlaufspannung auf Werte um 850 mV angestrebt. Gleichzeitig sollte die CdTe-Schichtdicke auf 2 #mu#m vermindert werden. Um dieses Gesamtziel zu erreichen, sollen folgende Teilaufgaben bearbeitet werden: 1) Das teuere Fenstermaterial ITO soll durch ein kostenguenstiges Material ersetzt werden. 2) Die Stabilitaet des Rueckkontaktes soll durch geeignete Rueckkontaktzwischenschichten erhoeht werden. 3) Alternative Aktivierungsprozesse zur herkoemmlichen CdCl_2-Aktivierung sollen erprobt werden. 4) Die Auswirkung des Aktivierungsschrittes auf das elektrische Verhalten der Probe soll mit geeigneten Verfahren untersucht werden. (orig.)Available from TIB Hannover: F03B576+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany)DEGerman