Das Projekt "Demonstration des Potentials von monolithischen Tandemsolarzellen aus III-V Halbleitern und Silicium - PoTaSi" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Das Steigern der Wirkungsgrade von Solarzellen bei möglichst geringen Herstellungskosten ist ein zentrales Entwicklungsziel im Bereich der Photovoltaik, um die Stromgestehungskosten in Deutschland weiter zu senken. Zudem erlauben höhere Wirkungsgrade signifikante Einsparungen bei Zell- und Modulkomponenten wie Halbleitermaterial, Metallen, Glas, Rahmen, Verbindern oder Einkapselungsfolien und tragen somit zu einer höheren Nachhaltigkeit und geringerem Ressourcenverbrauch bei. Silicium-Solarzellen dominieren derzeit den PV Markt mit einem Anteil von über 92%. Aufbauend auf dieser hohen Marktdurchdringung ist eine Tandemzelle mit Silicium als Unterzelle und einer Oberzelle aus dünnen III-V Halbleiterschichten ein besonders vielversprechender Ansatz, um eine substantielle Wirkungsgraderhöhung über den theoretischen Wirkungsgrad für Silicium von 29.4% hinaus zu realisieren. Tatsächlich konnte kürzlich am Fraunhofer ISE erstmals eine Dreifachsolarzelle aus GaInP/AlGaAs/Si Halbleitern demonstriert werden, welche einen Wirkungsgrad von 31.1% aufweist. In dem Projekt PoTaSi sollen die Prozesse zur Herstellung der III-V Halbleiterschichten sowie der Si Unterzelle weiter optimiert werden um die Effizienz auf 34-35% zu steigern. Dabei wird die Zellentwicklung kontinuierlich durch theoretische Modellierung unterstützt. Neben den hohen Wirkungsgraden verspricht das Zellkonzept eine sehr hohe Stabilität (vernachlässigbare Degradation).
Das Projekt "Quadruple GaAs Solarzellen und 'Light Film Assemblies' für Raumfahrtanwendungen (L-QUAD)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AZUR SPACE Solar Power GmbH durchgeführt. Mit der Zuwendung werden die in den BMBF Vorhaben 50JR0244, 50JR0245 und 50JR0442 durchgeführten grundlegenden Arbeiten weitergeführt und zur Anwendungsreife gebracht, um letztendlich Quadrupelsolarzellen auf der Basis von III-V-Verbindungshalbleitern für die Anwendung im Weltraum herstellen zu können. Unter Verwendung der MOVPE-Technologie hat sich aus der Untersuchung unterschiedlicher Strukturmaterialien vor allem GaInNAs als ein aussichtsreicher Kandidat erwiesen. Mit seiner Einführung als Subzelle sind komplett neue Solarzellentechnologieprozesse zu untersuchen und zu implementieren. Die Arbeitsplanung erfolgt durch die Definition von Arbeitspaketen, die innerhalb einer Logistikstruktur im technischen Teil des Antrags dargestellt ist. Die Ergebnisverwertung liegt in der Schaffung der wissenschaftlichen Voraussetzungen für die Herstellung von Galliumarsenidsolarzellen mit Wirkungsgraden von über 30 Prozent (beginning of life). Diese Solarzellen sollen sowohl in Standardtechnologie, als auch in der Technologie 'Light Film Assemblies' hergestellt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Herstellung und Charakterisierung neuartiger Infrarot-Photodetektoren für die Laserspektroskopie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von nanoplus Nanosystems and Technologies GmbH durchgeführt. Im HIRT Projekt sollen erstmals innovative Infrarotdetektoren auf Basis von Resonanztunneldioden (RTD) mit Halbleitern schmaler Bandlücke in dem für die optische Sensorik wichtigen Wellenlängenbereich zwischen 1.8 Mikro m - 3.5 Mikro m erforscht und untersucht werden. Dieser spektrale Bereich ist für die hochempfindliche Gassensorik von besonderem Interesse. Beispiele im Bereich Umweltanalytik und Umweltschutz betreffen bspw. das Treibhausgas Methan oder den Luftschadstoff Formaldehyd. Aber auch eine Vielzahl weiterer Anwendungen zur effizienten Prozessteuerung und zur Reduzierung von Schadstoffen profitiert von den Ergebnissen des HIRT Vorhabens. Die optische Gassensorik basierend auf Laserspektroskopie (Tunable Laser Spectroscopy - TLS) erlaubt das Detektieren selbst niedrigster Konzentrationen in Echtzeit und stellt einen rasant wachsenden Markt da. Im Rahmen dieses Projekts wird die Erforschung eines neuartigen Infrarotdetektors verfolgt: HIRT nutzt dazu das RTD-Prinzip und überträgt dieses Prinzip erstmals auf einen für TLS Anwendungen extrem wichtigen Spektralbereich. Dazu sollen RTD Strukturen auf Basis von III-V Halbleitern mit kleiner Bandlücke (Antimonide, InAs und deren Verbindungshalbleiter) untersucht werden. Die Arbeiten umfassen insbesondere Design, Herstellung und Charakterisierung neuartiger Resonanztunnelstrukturen und zugehöriger Schichtstrukturen, Untersuchung geeigneter Wachstumsverfahren zu gitterangepasstem GaInAsSb mit schmaler Bandlücke, technologische Untersuchungen zur Kombination von optisch aktiver Absorptionsschicht und als Verstärker wirkender Resonanztunnelstruktur, Erforschung geeigneter Strukturierungs- und Passivierungsverfahren, sowie die Untersuchung der neuartigen Bauelemente in TLS Anwendungsumgebung.