Das Institut für Physikalische Elektronik (IPE) der Universität Stuttgart arbeitet seit vielen Jahren an der Weiterentwicklung von Solarzellen. Jetzt ist den Doktoranden Sebastian Eisele und Tobias Röder zusammen mit Jürgen Köhler gelungen, mit dem Laser eine Solarzelle aus kristallinem Silizium herzustellen, die einen Wirkungsgrad von 19% aufweist. Bisherige "laserdotierte" Solarzellen hatten nur einen Wirkungsgrad von etwa 16 Prozent.
Das Besondere an der Laserdotierung ist, dass nicht mehr so hohen Temperaturen wie in einem "Diffusionsofen" benötigt werden, um den "pn-Übergang" herzustellen. Mit einem gepulsten Laser wird zuerst eine dünne Schicht aus Phosphor auf die Siliziumscheibe aufgebracht, die den elektrischen Strom durch Defektelektronen leitet (p-Typ). Anschließend heizt ein etwa eine Milliardstel Sekunde kurzer Laserpuls die Siliziumschicht in einer Tiefe von weniger als einem Millionstel Meter auf etwa 2000 °C auf. Der Phosphor an der Oberfläche mischt sich dabei mit dem bei dieser Temperatur flüssigen Silizium und wird so in das kristallisierende Silizium eingebaut.
Üblich war bei laserdotierten Solarzellen bislang ein Wirkungsgrad von gerade mal 16 Prozent. Der Laserprozess ist auch für die industrielle Fertigung geeignet. Er eignet sich besonders für sehr dünne Solarzellen. Außerdem können mit dem Verfahren auch große Solarzellenflächen in sehr kurzer Zeit bearbeitet werden. Das Bundesumweltministerium hat mit der Förderung des Vorhabens "Emitter für ein- und multikristalline Silizium-Solarzellen durch Laserdotierung" wichtige Grundlagen geschaffen, die zum aktuellen Erfolg beigetragen haben.
