Das Projekt "Strukturelle Defekte - Teilprojekt 8B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Mikrocharakterisierung durchgeführt. Ziel der Forschungstätigkeiten an unserem Lehrstuhl ist es, den im Verbundprojekt beteiligten Materialherstellern und -prozessierern, basierend auf unseren wissenschaftlichen Erkenntnissen, Hinweise und Vorschläge zu liefern, die geeignet sind, eine verbesserte Materialstruktur und damit bessere Solarzellen (höherer Wirkungsgrad, verbesserte Prozessierung) zu erzielen. Die Materialien charakterisieren wir mit einer Kombination von Untersuchungsmethoden; die wichtigsten sind: 1.) Mikro-Raman-Spektroskopie: Diese Methode erlaubt uns, mechanische Spannungen und die Kristallitorientierungen in Solarmaterialien zerstörungsfrei und lokal aufgelöst (bis ca. 1 my) zu messen. Damit erhalten wir Informationen über Textur und insbesondere innere Spannungen und deren Quellen. Die zugrunde liegenden Defektstrukturen werden korrelierend analysiert und ergeben Hinweise auf Rissbildung in Solarmaterialien. Hierzu nutzen wir Methoden der: 2.) Durchstrahlungselektronenmikroskopie (TEM). Diese ermöglichen, die Struktur von Materialdefekten bis in atomare Dimensionen aufzuklären (siehe Abb. 2). Wir können somit den Einfluss von Defekten auf die lokalen Material- und Solarzellenparameter untersuchen. Zur Aufklärung der chemischen Natur von Defekten bzw. Verunreinigungen stehen uns verschiedene spektroskopische Methoden im TEM zur Verfügung: Röntgenspektroskopie (EDS), parallele Elektronenenergieverlustspektroskopie (PEELS). Außerdem besteht die Möglichkeit, Messungen im TEM mittels Elektronenstrahl induzierten Strom (EBIC) durchzuführen.
Das Projekt "Hochauflösende elektronenmikroskopische Analytik an siliciumbasierten Dünnschichtmaterialien für Solarzellen der nächsten Generation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Interdisziplinäres Zentrum für Materialwissenschaften durchgeführt. Im Rahmen dieses Projekts sollen geeignete Verfahren der hochauflösenden analytischen Elektronenmikroskopie auf siliciumbasierte Materialkombinationen angewandt werden, die in Solarzellen der dritten Generation umgesetzt werden sollen. Damit kann auf der Basis der Anwendung von Elektronenmikroskopen der neuesten Generation eine direkte Korrelation zwischen Struktur und den Eigenschaften von neuartigen Solarzellenmaterialien hergestellt werden. Innerhalb unseres Themas geht es um die elektronenmikroskopische Analytik von Silicium-Siliciumoxid-Mehrfachschichtstrukturen mit eingelagerten Silicium-Quantenpunkten für Solarzellen der dritten Generation. Der Fokus liegt auf der hochauflösenden Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS), die als einzige experimentelle Methode eine chemische Analyse im Nanometerbereich ermöglicht. Die Herausforderung des Projekts besteht in der elektronenmikroskopischen Analytik mit höchster lokaler und energetischer Auflösung. Dazu müssen Präparationstechniken weiterentwickelt und neue Messroutinen aufgestellt werden. Die Ergebnisse sind mit geeigneten quantenmechanischen Modellen zu analysieren. Die Elektronenenergieverlustspektroskopie wird benutzt, um neuartige Solarzellenmaterialien von ihrer nanoskopischen Struktur und Chemie zu charakterisieren. Dies umfasst die Diagnose an eingebetteten Si-Nanostrukturen in einer Siliciumoxidmatrix, Untersuchungen von Kontaktmaterialien bestehend aus Nanokristallen und einer SiO2-Matrix und die Charakterisierung von Silicium-Nanodot-Emitter-Heterosolarzellen. Bei den Forschungsarbeiten geht es um Schlüsselfragen zur entscheidenden Verbesserung der Dünnschichtsolarzellen-Technologie, wobei Ansätze für völlig neuartige Dünnschichtsolarzellen aufgezeigt werden sollen. Die Ergebnisse des Projekts werden in der Fachliteratur veröffentlicht und fließen unmittelbar in die Entscheidungsknoten der Partner im Verbundprojekt ein. Langfristig wird mit der Realisierung von neuartigen Solarzellen gerechnet.