Das Projekt "Perowskit auf Q.antum- Tandemzellen: PeroQ - Rohrtargets für die Übergangsschicht zwischen Bottom- und Topzelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, Bereich E, PVcomB durchgeführt. Das Ziel des Projekts PeroQ ist die Entwicklung und der Transfer einer Technologie für Perowskit/Silizium Tandemsolarzellen basierend auf der Bottomzell-Technologie von Qcells (QC). Hierzu wird QC die in Massenproduktion befindliche Q.ANTUM Zelltechnologie mit der Perowskit-Technologie kombinieren. Neben dem Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und QC sind der Anlagenhersteller Von Ardenne (VA) und Material- und Targethersteller GfE Fremat (GfE) Projektpartner. Sie sollen die Aufdampf- und Sputter-Prozesse auf fertigungsrelevanten Plattformen bei QC vorantreiben. Als ein vielversprechender Lochkontakt (HTL) für Perowskit-basierte Solarzellen wird gesputtertes Nickel-Oxid (NiO) entwickelt. Um diesen Prozess für die Zukunft großflächentauglich zu machen, wird GfE ein kommerziell nutzbares keramisches NiO Rohr-Target entwickeln. QC hat seine Bottomzell-Technologie bereits auf eine leistungs- und kosteneffiziente Verwendung als Tandemzellen angepasst, und konnte in einer Tandemarchitektur in einer laufenden bilateralen Zusammenarbeit mit dem HZB bereits eine zertifizierte Effizienz von 27,8% auf kleiner Fläche zeigen. An dieses Ergebnis knüpft PeroQ nun an, um eine weitere Leistungssteigerung bis hin zu 30% im Labor zu erzielen und diese Prozesse dann auf die Produktionstools bei QC zu übertragen. Dafür wird am HZB die Tandemzelle weiterentwickelt, der Wirkungsgrad gesteigert und die Technologie auf volle 6 Zoll Waferfläche skaliert. Ab Mitte 2021 wird dafür am HZB eine Cluster-Abscheideanlage (BMWi Förderprojekt 'Koala') zur Verfügung stehen. Diese Anlage wurde bzw. wird von VA und CreaPhys (CP) (assoziierter Partner) entwickelt. VA wird mit der Unterstützung von CP am Quellendesign und Perowskit-spezifischem Know-how für die Abscheidung von Perowskit und der Kontakt-Schichten arbeiten.
Das Projekt "SGP 1 Grad N Programm: In Richtung Hybridgeräte für Energieumwandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Peter Grünberg Institut, PGI-9: Halbleiter-Nanoelektronik durchgeführt. Das Ziel des Projektes ist es, den Schlüssel zu einer guten Leistung von Bulk-Heteroübergang GaAs/Thiophen Hybrid-Solarzellen, basierend auf geordnete Anordnung von GaAs Nanodrähten, zu verstehen. Die spezifische Ziele davon sind: 1. Herstellen von funktionierten Hybrid-Solarzellen. 2. Verstehen der Wirkung von Grenzflächenchemie auf den photovoltaischen Eigenschaften. 3. Einschätzen der optimalen Werkstoffkombination für die Solarzelle. 4. Bewertung möglichen Gewinns aus der geordneten Struktur aus GaAs Rückgrat der Solarzelle. Die Verwendung von hochgeordneten Materialien ist wesentlich für das Verständnis von der Leistung der Hybridsolarzellen. Aber wir wollen evaluieren, ob es auch für die praktischen Systeme Vorteile bringen kann. Diese Arbeit wird von Forschungszentrum Jülich (FZJ) und Technische Universität Nanyang (NTU) durchgeführt. NTU wird für die Oberflächenchemie, die Nanostrukturierung und die Evaluierung von Geräten zuständig sein. FZJ wird verantwortlich für das Wachstum von GaAs Nanodrähten und auch für die Evaluierung der Devicephysik sein. Besuchen zwischen FZJ und NTU wird den reibungslosen Ablauf des Projektes unterstützen. Am Anfang des Projektes wird die erste Sitzung über die detaillierte Planung stattfinden. Nach der Sitzung besuchen sich alternative FZJ und NTU alle 3 Monate für 1 bis 4 Woche. Am Ende des Projektes werden in einem Treffen die Arbeiten zusammengefasst, und die zukünftige Orientierungen bestimmt.
Das Projekt "2Power - Einrichtung eines Labors für Si-Perowskit-Tandemsolarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Solarenergieforschung GmbH durchgeführt. Das ISFH verfolgt einen neuartigen Tandem-Ansatz für die kristalline Silizium (c-Si) - Bottom-Solarzelle, der auf die in den letzten Jahren am ISFH entwickelten c-Si Solarzellen aufbaut. Das ISFH hat in den vergangenen 12 Jahren wichtige Beiträge zu der Entwicklung von 'passivated emitter and rear cell' (PERC, Monofazial - Rückseite vollflächig mit Aluminium bedruckt) und PERC+ (Bifazial - Rückseite mit Aluminium Fingergrid) Solarzellen geleistet, welche heute etwa 70% des Weltmarktes einnehmen. Zudem hat das ISFH in den vergangenen 6 Jahren die passivierenden 'polycrystalline (poly) silicon on oxide' (POLO) Kontakte auf poly-Si Basis entwickelt mit einem Labor-Rekordwirkungsgrad von 26,1%. In dem 2Power Projekt installiert das ISFH eine neue Beschichtungsanlage und entwickelt neue Beschichtungsprozesse, welche für die Herstellung und Weiterentwicklung der neuartigen industriellen Perowskit-Silizium-Tandemsolarzelle von zentraler Bedeutung sind. Die neue 'plasma-enhanced chemical vapor deposition' (PECVD) Anlage wird die einseitige Abscheidung von dotierten poly-Si Schichten und zudem die Abscheidung von Aluminium dotiertes Zinkoxid (ZnO:Al) mittels PECVD ermöglichen. Die Kombination aus beiden Schichtsystemen ist ein sehr vielversprechender Kandidat für den elektrischen Kontakt zwischen einer Silizium-Bottom- und einer Perowskit-Top-Solarzelle. Die Rückseite der Bottom-Solarzelle entspricht der PERC+ Solarzelle, wofür die neue PECVD Anlage die industrielle Abscheidung von Aluminiumoxid (AlOx)/Siliziumnitrid (SiN) Schichten bereitstellt. Im 2Power Projekt sollen alle 4 PECVD Beschichtungsprozesse (ZnO:Al, Phosphor (n) - , Bor (p) dotiertes poly-Si, AlOx/SiN) eingefahren und optimiert werden und somit eine Leerlaufspannung (Voc) der c-Si Bottom-Solarzelle größer als 700 mV demonstriert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Messung von Ultrabarrieren (EMU)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP, Center für Organik, Materialien und Elektronische Bauelemente COMEDD durchgeführt. Ziele dieses Teilantrags im Projektverbund LOTsE sind die Erforschung von Verkapselungsmethoden auf neuartigen Materialien und Materialkombinationen und die Erforschung großflächentauglicher Charakterisierungsmethoden zur Bewertung von starren und flexiblen Verkapselungen. Um die Ziele des Teilvorhabens zu erreichen sind zwei Arbeitspakete definiert worden: Das AP 3.5 beschäftigt sich mit der Erforschung von Verkapselungsmethoden zur Anwendung in der OPV. Ziel ist es, die von Projektpartner bereit gestellten, neuartigen Substrate vor Wasserdampf zu schützen. Dazu werden die Varianten Glas-Glasverkapselung, Glas-Folienverkapselung und Folie-Folienverkapselung untersucht. Auf selbst gefertigten Substraten werden Testsysteme abgeschieden und verkapselt. Als Testelemete werden org. Solarzellen und OLEDs verwendet. Letztere lassen eine ortsaufgelöste Defektanalyse zu, um somit die Ursachen der Defekte zu ermitteln. Das AP4.1.2 beschäftigt sich mit der Entwicklung von Messmethoden zur Bewertung von Verkapselungen. Für eine hohe Lebensdauer von org. Solarzellen ist eine gut Verkapselung erforderlich. Eine WVTR von ca. 10 -5 g/m 2 d benötigt. Bereits die Messung dieser Werte gestaltet sich schwer, da kommerzielle Messgeräte nur bis etwa 5x10 -4 g/m 2 d verlässliche Werte liefern. Aus diesem Grund ist es erforderlich geeignete Messmethoden zu erarbeiten, die eine zuverlässige Aussage über die Güte der Verkapselung ermöglichen und auch unter unterschiedlichen Bedingungen anwendbar sind.
Das Projekt "Teilvorhaben: Von der atomaren Ebene bis zur Fertigung im industriellen Maßstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für chemische Physik fester Stoffe durchgeführt. Entwicklung robuster, insbesondere wettbewerbsfähiger und effizienter Prozesse für die industrielle Fertigung von CIGS-Dünnschichtsolarzellen. Die besondere Leistungsfähigkeit dieses Verbundprojektes liegt in der engen Verzahnung von Computer-gestützten theoretischen Arbeiten in enger Verbindung mit experimentellen Studien, dies lässt eine Ressourcen-schonende und besonders effiziente Arbeit in diesem sehr komplexen Arbeitsfeld erwarten. Das erste Ziel des MPI-CPfS ist, die Wirkung der Defekte, die sich während des Herstellungsprozesses bilden, auf die Effizienz der CIGS-Zellen zu untersuchen. Diese Defekte könnten die intrinsischen Defekte, die externen Verunreinigungen, die Korngrenzen und die Fremdphase sein. Ein weiteres wichtiges Ziel ist ein geeignetes Absorber- und Puffer-Material zu finden, das in CIGS-Tandemzellen verwendet werden könnte.
Das Projekt "Teilvorhaben: Perowskit-Zell-Baseline und Tandem-Integration auf PERC/POLO Bottom-Zellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH durchgeführt. Das Ziel des Projekts P3T ist die Entwicklung hocheffizienter, großflächiger Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen als 'drop-in upgrade' auf der Basis der etablierten PERC-Silizium-Solarzell-Technologie, und deren Integration in Demonstrator-Module. Damit werden wichtige Bausteine auf dem Weg zur industriellen Realisierung von Tandem-Modulen aus Perowskit-Silizium-Solarzellen bearbeitet, so dass die Entwicklungen in P3T die weitere Verbreitung der Photovoltaik und damit die Energiewende deutlich beschleunigen würde. Durch die frühe Integration von Teststrukturen und Tandem-Solarzellen in einen Modulverbund und die Alterung dieser Proben kann frühzeitig in der Entwicklung sichergestellt werden, dass die gewählten Material- und Prozesskombinationen für die Modulintegration geeignet sind. So werden Fehlentwicklungen ausgeschlossen, die möglicherweise z.B. die Lebensdauer der Tandem-Module einschränken. Der technologische Ansatz des P3T Konsortium ist es, den Vorderseiten-Kontakt einer PERC-Zelle durch ein passiviertes Kontaktschema (polycrystalline silicon on oxide, POLO) zu ersetzen, das die Basis für die interne Serienverschaltung bildet. So wird gewährleistet, dass die Rekombination der Ladungsträger aus der Silizium-Zelle an der Grenzf (Text abgebrochen)
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Prozessübertrag von neuen Konzepten für Perowskit/ Silizium- Tandemsolarzellen basierend auf der Bottomzell-Technologie von Q CELLS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hanwha Q CELLS GmbH durchgeführt. Das Ziel des Projekts PeroQ ist die Entwicklung und der Transfer einer Technologie für Perowskit/Silizium Tandemsolarzellen basierend auf der Bottomzell-Technologie von Q CELLS (QC). Hierzu wird QC die in Massenproduktion befindliche Q.ANTUM Zelltechnologie mit der Perowskit-Technologie kombinieren. Neben dem Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und QC sind der Anlagenhersteller Von Ardenne (VA) und Material- und Targethersteller GfE Fremat (GfE) Projektpartner. Sie sollen die Aufdampf- und Sputter-Prozesse auf fertigungsrelevanten Plattformen bei QC vorantreiben. Als ein vielversprechender Lochkontakt (HTL) für Perowskit-basierten Solarzellen wird gesputtertes Nickel-Oxid (NiO) entwickelt. Um diesen Prozess für die Zukunft großflächentauglich zu machen, wird GfE ein kommerziell nutzbares keramisches NiO Rohr-Target entwickeln. QC hat seine Bottomzell-Technologie bereits auf eine leistungs- und kosteneffiziente Verwendung als Tandemzellen angepasst. In PeroQ soll eine Umwandlungseffizienz von bis hin zu 30% im Labor erzielt werden und diese Prozesse dann auf die Produktionstools bei QC zu übertragen werden. Dafür wird am HZB und bei QC die Tandemzelle weiterentwickelt, der Wirkungsgrad gesteigert und die Technologie auf ein Format mit 6 Zoll Kantenlänge skaliert. Dafür werden bei QC und HZB neue Maschinen zur Herstellung von 6' Tandemsolarzellen angeschafft. Unter anderem wird ab Mitte 2021 dafür am HZB eine Cluster-Abscheideanlage (BMWi Förderprojekt 'Koala') zur Verfügung stehen. Diese Anlage wurde bzw. wird von VA und CreaPhys (CP) (assoziierter Partner) entwickelt. VA wird mit der Unterstützung von CP am Quellendesign und Perowskit-spezifischem Know-how für die Abscheidung von Perowskit und der Kontakt-Schichten arbeiten.
Das Projekt "Teilvorhaben: Betrieb der erweiterten KOALA-Anlage und Einbindung in eine skalierte Tandem-Baseline" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, Bereich E, PVcomB durchgeführt. Thema des Fördervorhabens KOALA+ ist die Entwicklung von Prozess- und Anlagentechnologie für die Abscheidung von Perowskit-basierten Solarzellen mittels Vakuumabscheidung (physical vapor deposition, PVD). Diese Art von Zellen ist besonders attraktiv für den Einsatz als Topzelle in Tandem-Solarzellen mit entweder einer Silizium- oder einer CIGS-Bottomzelle, die meist eine raue bzw. texturierte Oberfläche besitzen. Die Arbeiten sollen auf einer, in dem Fördervorhaben KOALA neu anzuschaffenden, PVD Cluster-Anlage zusammen mit der CreaPhys GmbH und mit der VON ARDENNE GmbH durchgeführt werden. Beide Firmen konzipieren die Anlage. In KOALA+ soll diese u.a. um weitere Aufdampfquellen, ein zweites Sputtermagnetron, einer schleusenseitigen Glovebox erweitert werden. Schwerpunkte der Entwicklungsarbeiten in KOALA+ durch das Konsortium sind das Aufdampfen komplexer Metall-Halide Perowskit Absorber aus mehreren Quellen auf industrierelevanten Flächen bis zu 210 x 210 mm2, wobei eine ausreichende Homogenität und Prozesszuverlässigkeit gewährleistet werden müssen. Ein zweiter Schwerpunkt ist das Sputtern von transparenten leitfähigen Kontaktschichten (TCOs) für die Vorderseite von Tandemsolarzellen mit einem schädigungsarmen, industrietauglichen Prozess. Diese Arbeiten werden eingebunden sein in der strategische F & E am HZB, die u.a. Perowskit/Silizium Tandem Module mit über 30 % Wirkungsgrad als Ziel hat. Die Arbeiten werden eng verbunden sein mit den BMWi Vorhaben 'P3T' und 'Presto' sowie bilateralen Industriekooperationen.
Das Projekt "Koala - Kontakt- und Absorberschichten für großflächige Perowskit-basierte Tandem-Solarzellen mittels PVD Abscheidung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH durchgeführt. Tandem-Solarzellen sind attraktiv, um die Kostenreduktion und die Wirkungsgradsteigerung von Solarzellen über 30% hinaus zu ermöglichen. Metall-Halogenid Perowskit ist ein sehr interessantes Top-Zellmaterial. Kürzlich wurden mit einer Pero/Si Tandem von Oxford PV 28% Wirkungsgrad gezeigt. Am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ist dieses Thema daher ein strategischer F & E Schwerpunkt. Es werden Tandemzellen mit 26% Wirkungsgrad erreicht. Obwohl die Perowskit-Technologie noch sehr junge ist, wird schon jetzt unter vielfältiger Industriebeteiligung und unter Beteiligung des HZB die Kommerzialisierung vorangetrieben. Um die Lücke zwischen Forschung und Produktion zu schließen, soll am HZB daher ein Technikum entstehen, in dem industrieartige Perowskit/Silizium und Perowskit/CIGS Tandemsolarzellen entwickelt werden. Ziel von Koala sind großflächige Pero/Silizium wie auch Pero/CIGS Tandemsolarzellen. Dazu soll eine Vakuum-Beschichtungsanlage für Funktions- und Absorberschichten für Perowskit Solarzellen angeschafft werden. Die Abscheidung mittels Aufdampfen statt nasschemisch bietet den Vorteil, dass das Perowskit homogen und konform auf texturierte Si- oder raue CIGS- Solarzellen abgeschieden werden kann. Inbegriffen soll die schädigungsarme Abscheidung des TCO (engl. transparent conducting oxides) Frontkontakts sein. Die Arbeiten auf dieser Anlage werden eng in laufende und beantragte Förderprojekte eingebettet sein wie auch durch die umfangreichen Helmholtz-internen Forschungsgruppen und Projekte unterstützt werden. Mit einer unabhängigen und zugänglichen Forschungslinie sollen Industriepartner gewonnen, essenzielle Fragestellungen zur Kommerzialisierung beleuchtet und Innovationen aus der Grundlagenforschung direkt und zeitnah in die Industrie übertragen werden. Aspekte der Modulintegration, Langzeitstabilität und PV-Ertrag können realitätsnah untersucht werden.
Das Projekt "2Power-Pero - Einrichtung eines Labors für Si-Perowskit-Tandemsolarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Solarenergieforschung GmbH durchgeführt. Das ISFH verfolgt einen neuartigen Tandem-Ansatz für die Integration von Perowskit-Topsolarzellen auf einer c-Si Bottomsolarzelle, der auf die in den letzten Jahren am ISFH entwickelten c-Si Solarzellen aufbaut. Das ISFH hat in den vergangenen 12 Jahren wichtige Beiträge zu der Entwicklung von PERC und PERC+ Solarzellen geleistet, welche heute etwa 70% des Weltmarktes einnehmen. Zudem hat das ISFH in den vergangenen 6 Jahren die passivierenden POLO Kontakte auf poly-Si Basis entwickelt mit einem Labor-Rekordwirkungsgrad von 26,1%. Im Projekt 2Power-Pero installiert das ISFH eine neue Beschichtungsanlage und entwickelt neue Beschichtungsprozesse, welche für die Herstellung und Weiterentwicklung der neuartigen industriellen Perowskit-Silizium-Tandemsolarzelle von zentraler Bedeutung sind. Das neue Perowskit-Beschichtungssystem wird das ISFH in die Lage versetzten, eine komplette Perowskitsolarzelle in einer Anlage und auf industrietypischen Siliziumwaferformaten abzuscheiden. Dazu sind Aufdampfprozesse für die Perowskitabsorberschichten, die Transportschichten für Elektronen und Löcher, aber auch schonende Verfahren zur Herstellung einer transparenten Frontelektrode in der neuen Anlage integriert. Die Absorberzusammensetzung kann durch Ko-Verdampfen eingestellt werden. Für die Herstellung der transparenten Frontelektrode in einer separaten Beschichtungskammer werden Metalloxide wie z.B. Indiumzinkoxid (IZO) verwendet, deren Stöchiometrie über den Sauerstoffpartialdruck beim Beschichtungsprozess optimal eingestellt werden kann.
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