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Synthese und Untersuchung von Precursoren für Absorbermaterialien für Dünnschichtsolarzellen

Das Projekt "Synthese und Untersuchung von Precursoren für Absorbermaterialien für Dünnschichtsolarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät für Chemie und Biochemie, Lehrstuhl für Anorganische Chemie II durchgeführt. Gesamtziel des Verbundprojekts ist die Entwicklung von neuen Absorbermaterialien aus unbegrenzt verfügbaren Rohstoffen, und die Einbettung von Absorbermaterial-Nanopartikeln in Schichtsysteme für Dünnschichtsolarzellen. Der Beitrag des Teilprojektes RUB dazu besteht in der Entwicklung und Bereitstellung von metallorganischen Präkursoren (MOPs) für die Herstellung der nanoskaligen Absorbermaterialien. RUB entwickelt MOPs für die Nanopartikelsynthese, die sich sowohl in der Gasphase prozessieren lassen (Abscheidung = CVS, CVD) als auch in Lösung (Kolloidchemie). Dazu stellt RUB MOPs her (chemische Synthese) und bemustert damit die Partner UDE (5-25 g je MOP). Die Auswahl, Charakterisierung und Entwicklung der MOPs erfolgt mit Blick auf die für Solarmaterialien relevanten Komponenten. Ausgehend von in der Literatur beschriebenen Leitstrukturen für die Cu-, Fe- und Zr-Komponenten in Cu2S, Cu2O, FeS2, FeSi2, und ZrS2 werden geeignete MOPs identifiziert, synthetisiert und ggf. chemisch modifiziert und in CVD/ALD-Prozessen vorgetestet. Auf der gleichen Präkursorbasis neuartige, nasschemische Prozesse für die Partikelsynthese entwickelt und die (nichtwässrigen) Kolloide den Partnern (Evonik) verfügbar gemacht. Für die Metall-Komponenten sind MOPs vom Amid-, Amidinat-, Guanidinat-Typ, (Flüchtigkeit, Löslichkeit, Reaktivität) viel versprechend. Die Eigenschaften dieser MOPs gegenüber S, Si- und O-Komp. (z.B. H2S, Thiolen, Dislufiden; Silanen; H2O, Alkoholen, O2, O3) werden untersucht.

Passivierung und Einbau von Nanopartikeln in Siliziummatrix für Solarzellen

Das Projekt "Passivierung und Einbau von Nanopartikeln in Siliziummatrix für Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Evonik Industries AG durchgeführt. Im Verbundvorhaben sollen hocheffiziente, neuartige Absorberschichten unter Verwendung nano-kristalliner Materialien entwickelt werden. Die vorgesehenen Materialien sind nach aktuellem Kenntnisstand als unbedenklich einzustufen und bestehen aus nahezu unbegrenzt verfügbaren Rohstoffen. Insbesondere sollen im Projekt die Wirkungsgrade von Silizium-Dünnschichtsolarzellen (Stapelzellen) bei gleichzeitiger Reduzierung der Schichtdicke signifikant verbessert werden unter Ausnutzung der wesentlichen Vorteile der Silizium-Dünnschichttechnologie. Bevorzugt werden Materialien mit einem sehr hohen Absorptionskoeffizienten ausgewählt, die in nanopartikulärer Form in silizium-basierte Absorberschichten eingebaut werden. Geplant ist die Verwendung von Materialien mit unterschiedlicher, direkter Bandlücke und hohem Absorptionskoeffizienten wie FeSi2, FeS2, Cu2S, Cu2O und ZrS2, um das Absorptionsspektrum der Schichten im Vergleich zu Silizium deutlich zu erweitern. Durch die Entkopplung von Nanopartikelsynthese und Schichtwachstum sollen wichtige Freiheitsgrade bezüglich der Optimierung von Partikel- und Schichteigenschaften genutzt werden. Dadurch werden die Ziele einer signifikant verbesserten Wirtschaftlichkeit bei reduziertem Materialbedarf mit einer unbegrenzten Ressourcenverfügbarkeit kombiniert und eine nachhaltige Entwicklung bei der umweltfreundlichen Energiewandlung durch Photovoltaik gesichert.

Charakterisierung und Passivierung von Defektzuständen in Nanopartikeln

Das Projekt "Charakterisierung und Passivierung von Defektzuständen in Nanopartikeln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Walter Schottky Institut, Lehrstuhl für Experimentell Halbleiterphysik II - E25 durchgeführt. Im Verbundvorhaben sollen hocheffiziente, neuartige Absorberschichten unter Verwendung nano-kristalliner Materialien entwickelt werden. Die vorgesehenen Materialien sind nach aktuellem Kenntnisstand als unbedenklich einzustufen und bestehen aus nahezu unbegrenzt verfügbaren Rohstoffen. Insbesondere sollen im Projekt die Wirkungsgrade von Silizium-Dünnschichtsolarzellen (Stapelzellen) bei gleichzeitiger Reduzierung der Schichtdicke signifikant verbessert werden unter Ausnutzung der wesentlichen Vorteile der Silizium-Dünnschichttechnologie. Bevorzugt werden Materialien mit einem sehr hohen Absorptionskoeffizienten ausgewählt, die in nanopartikulärer Form in silizium-basierte Absorberschichten eingebaut werden. Geplant ist die Verwendung von Materialien mit unterschiedlicher, direkter Bandlücke und hohem Absorptionskoeffizienten wie FeSi2, FeS2, Cu2S, Cu2O und ZrS2, um das Absorptionsspektrum der Schichten im Vergleich zu Silizium deutlich zu erweitern. Durch die Entkopplung von Nanopartikelsynthese und Schichtwachstum sollen wichtige Freiheitsgrade bezüglich der Optimierung von Partikel- und Schichteigenschaften genutzt werden. Dadurch werden die Ziele einer signifikant verbesserten Wirtschaftlichkeit bei reduziertem Materialbedarf mit einer unbegrenzten Ressourcenverfügbarkeit kombiniert und eine nachhaltige Entwicklung bei der umweltfreundlichen Energiewandlung durch Photovoltaik gesichert.

Synthese und Prozessierung von nanoskaligen Absorbermaterialien

Das Projekt "Synthese und Prozessierung von nanoskaligen Absorbermaterialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, IVG Institut für Verbrennung und Gasdynamik - Reaktive Fluide durchgeführt. Im Verbundvorhaben sollen hocheffiziente, neuartige Absorberschichten unter Verwendung nano-kristalliner Materialien entwickelt werden. Die vorgesehenen Materialien sind nach aktuellem Kenntnisstand als unbedenklich einzustufen und bestehen aus nahezu unbegrenzt verfügbaren Rohstoffen. Insbesondere sollen im Projekt die Wirkungsgrade von Silizium-Dünnschichtsolarzellen (Stapelzellen) bei gleichzeitiger Reduzierung der Schichtdicke signifikant verbessert werden unter Ausnutzung der wesentlichen Vorteile der Silizium-Dünnschichttechnologie. Bevorzugt werden Materialien mit einem sehr hohen Absorptionskoeffizienten ausgewählt, die in nanopartikulärer Form in silizium-basierte Absorberschichten eingebaut werden. Geplant ist die Synthese und Verwendung von Materialien mit unterschiedlicher, direkter Bandlücke und hohem Absorptionskoeffizienten wie FeSi2, FeS2, Cu2S, Cu2O und ZrS2, um das Absorptionsspektrum der Schichten im Vergleich zu Silizium deutlich zu erweitern. Durch die Entkopplung von Nanopartikelsynthese und Schichtwachstum sollen wichtige Freiheitsgrade bezüglich der Optimierung von Partikel- und Schichteigenschaften genutzt werden. Dadurch werden die Ziele einer signifikant verbesserten Wirtschaftlichkeit bei reduziertem Materialbedarf mit einer unbegrenzten Ressourcenverfügbarkeit kombiniert und eine nachhaltige Entwicklung bei der umweltfreundlichen Energiewandlung durch Photovoltaik gesichert.

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