Das Projekt "Chemische Gradienten in Cu(In,Ga)(Se,S)2: Insitu-Diagnostik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH durchgeführt. Der vorliegende Antrag des HZB ist Teil des Verbundprojektes GRACIS. (1) Das Gesamtziel des GRACIS Projektes ist im Dachantrag beschrieben. Die wissenschaftlichen und technischen Ziele des HZB Teilantrages lauten (a) Aufklärung der physikochemischen Teilschritte bei der Herstellung von CIS mittels sequentieller Prozesse. Hierzu werden erstmals in-situ Röntgenbeugungsuntersuchungen am 3-Stufenprozess für höchste Wirkungsgrade durchgeführt. (b) Ermittlung der Grenzen des sequentiellen CIS Wachstums bezüglich Wachstumsgeschwindigkeit. Durch Variation der Temperaturrampen und Haltephasen beim Abbau chemischer Gradienten (Chalkogenisierung) und Untersuchung der damit generierten Solarzellen soll der Zusammenhang zwischen Wachstumsgeschwindigkeit und Solarzellenparametern bzw. Defektdichten bestimmt werden und Wachstumspfade für die schnellste CIS Herstellung abgeleitet werden. Die ermittelten Zeitkonstanten sequentieller CIS Bildung sollen mit Grundlagenuntersuchungen, Simulationen und Modellen der Partner verglichen werden. Aus dem Vergleich sollen Handlungsanweisungen für neuartige Wachstumsverfahren abgeleitet werden. (c) Herstellung von Referenzabsorbern für die Projektpartner. Das Ziel besteht darin, durch geeignete Wahl der Prozessbedingungen und Teilschichten (Puffer) der Solarzelle, geeignete Bauelemente für die Analyse bereitzustellen. (d) Mithilfe der Modellbildung soll der Einfluss von lateralen Gradienten der elektronischen Eigenschaften der Zelle bewertet werden. (2) Die Arbeitsplanung sieht eine parallele Bearbeitung der Einzelaufgaben vor. Hierbei spielt eine zeitnahe Koordination mit den Partners eine herausragende Rolle.
Das Projekt "Untersuchung von Diffusionsprozessen in CIS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Fachgruppe Biologie, Institut für Biologie III durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens RWTH innerhalb von GRACIS ist es Diffusionsvorgänge in CIS Schichten zu untersuchen. Als experimentelle Methoden sollen die hochauflösende Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) und die Radioisotopenmethode (Verwendung radioaktiver Isotope) zum Einsatz kommen. Beide Methoden ergänzen sich in idealer Weise. Weltweit gibt es nur wenige Labore, in denen beide Methoden simultan zur Verfügung stehen. Modellexperimente und Simulation der Eigendiffusion: Ermittlung der Eigendiffusion in Cu(In,Ga)Se2 sowie binärer und ternärer Vorläuferschichten mit der Methode der Radiotracer-Diffusion. SIMS-Analyse chemischer Gradienten: Ziel hierbei ist es, chemische Gradienten mit Hilfe der Time-of-Flight Sekundärionenmassenspektrometrie (ToF-SIMS) mit hoher Empfindlichkeit zu untersuchen sowohl im Volumen der Schichten als auch an Grenzflächen. Im Falle positiver wissenschaftlicher Ergebnisse kann von sehr günstigen wirtschaftlichen Erfolgsaussichten ausgegangen werden. Durch erweiterte Kenntnisse der Diffusionsvorgänge während des CIS-Wachstumsprozesses, und daraus resultierende schnellere Prozesse sowohl für die Ko-Verdampfung als auch für die Chalkogenisierung, würden deutliche Kosteneinsparungen durch den erhöhten Durchsatz in einer industriellen Fertigung erzielt werden. Die grundlegenden Erkenntnisse über Diffusionsvorgänge von Eigen- bzw. Fremdelementen können indirekt auch zur Steigerung des Wirkungsgradniveaus von CIS-Solarzellen verwendet werden und somit einen Beitrag zu höherer Produktionskapazität liefern.
Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung eines Chalkogenisierungsprozesses auf Basis SEL" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Oldenburg, Institut für Physik, Arbeitsgruppe Energie- und Halbleiterforschung durchgeführt. (1) Technische Umsetzung der plasmagestützten Selen-Radikalstromerzeugung im Technikumsmaßstab (2) Erhöhte Materialeffizienz durch verbesserte Abscheidetechnologie (3) Niedrigere Kosten für Anlagenwartung und Entsorgung des ungenutzten, toxischen Chalkogens (4) Energiesparende Herstellung von CIGSe-Schichten durch verringerte Prozesstemperaturen und kürzere Taktzeiten auf Grund verbesserter Haftungskoeffizienten des Selens (5) Erhöhtes Wirkungsgradpotential für CIGSe-Solarzellen und -Module durch Realisierung elektronisch hochwertiger und homogener CIGSe-Dünnschichten durch prozesstechnisch optimierte Rekristallisationsvoraussetzungen (6) Verringerung von Metastabilitätseffekten (7) absolute Wirkungsgradsteigerung von 0.5-1Prozent absolut durch plasmagestützte SEL-RTP-Prozessvariante. (a) Integration RTP-Prozessmodul in Beschichtungsanlage UOL (b) Entwicklung Referenzprozess auf Basis SEL-RTP inkl. Schichtanalytik, Solarzellenherstellung und -charakterisierung (c) Planung, Optimierung und anlagentechnische Integration des Plasmagenerators (d) Entwicklung und Optimierung des plasmagestützten SEL-RTP-Prozesses inkl. Schichtanalytik, Solarzellenherstellung und -charakterisierung (e) Verfahrensbewertung hinsichtlich Wirkungsgradsteigerung und Flächenskalierbarkeit