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 "Chemische Gradienten in Cu(In,Ga)(Se,S)2: Strukturaufklärung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Hochfrequenz- und Halbleiter-Systemtechnologien, Fachgebiet Halbleiterbauelemente durchgeführt. Der GRACIS Projektteil hat die Erarbeitung einer Wissensbasis zu Diffusionsvorgängen und ihren Auswirkungen im Hinblick auf die Defektstruktur und chemische Struktur in CIS-Schichten und Heterokontakten zum Ziel. Das Vorhaben bedient sich neuer experimenteller Techniken zur Analyse der Schichten und Grenzflächen in CIS-Strukturen mit mikrostrukturellen (REM,TEM), chemischen und elektrischen (Stimulation mit Elektronenstrahl etc.) Methoden und eine FIB-basierten innovativen Probenpräparation. Modellierung und Simulation der Filmbildung sollen als neue Komponenten in die anwendungsorientierte Grundlagenforschung zu CIS Solarzellen eingeführt werden. Der Elektronenmikroskopie kommt in dem Projekt eine Querschnittsaufgabe zu. Die TUB wird ihre Expertise auf dem Gebiet der Elektronenmikroskopie und hier insbesondere innovative Probenpräparationen in das Projekt einbringen. Die Aufgabe des Projektpartners TUB innerhalb der Aufgabenteilung von GRACIS umfasst Im Bereich Schichtwachstum Strukturuntersuchungen und optoelektronische Funktionsanalysen, die Untersuchung von Inhomogenitäten von der Makro- bis hinunter in die Sub-Mikrometerskala und Simulation zum Verständnis der grundlegenden Mechanismen. Der Projektteil TUB des GRACIS Projektes ist besonders geeignet die Wissensbasis bezüglich chemischer und elektronischer Gradienten in den CIS Schichten und ihren Grenzflächen zu verbessern. Damit können produktrelevante Innovationen wesentlich schneller in die Fertigung überführt werden.