Das Projekt "Lösungsbasierte Kesterit-Solarzellen und Cd-freie Puffer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Das Projekt beschäftigt sich mit der Entwicklung neuartiger Dünnschichtsolarzellen und der Optimierung ihrer Effizienz. Zentrales Ziel ist hierbei, durch Einsatz des Kesterit-Materialsystems und einer geeignet gewählten Solarzellenstruktur die bei anderen Technologien oft verwendeten Schwermetalle Indium und Cadmium zugunsten umweltfreundlicher Materialien zu vermeiden. Die Ersetzung des seltenen und teuren Indiums lässt darüber hinaus auch eine wesentliche Kostenreduktion erwarten. Ziel des Teilprojekts am ZSW ist die Untersuchung und Entwicklung dieser Solarzellen auf der Basis von vakuumfrei aufgebrachten Ausgangsschichten durch simple 'Druckverfahren'. Detaillierte Analysen zu deren Struktur und effizienzbegrenzenden Mechanismen ermöglichen hierbei eine Maximierung des Wirkungsgrads. Zur Entwicklung hochwertiger Kesterit-Absorber werden mehrere industrierelevante Herstellungsvarianten eingesetzt und verglichen. Als komplementäres Verfahren zu den Ansätzen der Projektpartner (Koverdampfung) wird am ZSW die simple vakuumfreie Beschichtung von Absorberschichten untersucht, gefolgt von einer thermischen Behandlung in Selenatmosphäre. Schwerpunkte sind dabei die Untersuchung umweltverträglicher Ausgangstinten und des Einflusses der Morphologie und der gezielten Einbringung von Alkali-Elementen und die Entwicklung passender Kontaktschichten. Hier sind sowohl die Stabilität der Rückkontaktes aber auch die Untersuchung und Anpassung alternativer Frontkontakte wichtige Themen. Beides wird am ZSW detailliert untersucht werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Analyse von Kesterit-Solarzellen auf Basis von Koverdampfung und Molekularstrahl-Epitaxie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Lichttechnisches Institut durchgeführt. Das Projekt beschäftigt sich mit der Entwicklung neuartiger Dünnschicht-Solarzellen und der Optimierung ihrer Effizienz. Zentrales Ziel ist hierbei, durch Einsatz des Kesterit-Materialsystems und einer geeignet gewählten Solarzellenstruktur die bei anderen Technologien oft verwendeten Schwermetalle Indium und Cadmium zugunsten umweltfreundlicher Materialien zu vermeiden. Die Ersetzung des seltenen und teuren Indiums lässt darüber hinaus auch eine wesentliche Kostenreduktion erwarten. Ziel des Teilprojekts am KIT ist es, das Potential eines vakuumbasierten Herstellungsprozesses von Kesterit-Solarzellen zu evaluieren (Koverdampfung / MBE). Detaillierte Analysen zu deren Struktur und effizienzbegrenzenden Mechanismen ermöglichen hierbei eine Maximierung des Wirkungsgrads. Zur Entwicklung hochwertiger Kesterit-Absorber werden mehrere industrierelevante Herstellungsvarianten eingesetzt und verglichen. Als komplementäres Verfahren zu den Ansätzen der Projektpartner (Vakuum-Abscheidung von Schichtstapeln bzw. nasschemische Deposition) wird am KIT die Koverdampfung der beteiligten Elemente, gefolgt von einem Temperschritt, untersucht, weiterhin die Herstellung quasi-einkristalliner Solarzellen für fundamentale Analysen. Bei allen Verfahren bilden das phasenreine Wachstum sowie die Optimierung des Rückkontakts und der Grenzfläche Absorber/Puffer die übergeordneten Teilziele. Durch eine detaillierte Analyse der hergestellten Strukturen mittels spektroskopischer Methoden unter Verwendung von optischer und Sychrotron-Strahlung / Elektronen trägt das KIT zur Optimierung der Kesterit-Solarzellen und damit zur Erreichung eines verwertungsnahen Wirkungsgradpotentials bei. Für die hergestellten Labormuster erfolgt zum Ende des Vorhabens eine partnerübergreifende Bewertung, welche Material- / Grenzflächeneigenschaften den Wirkungsgrad limitieren und welche Herstellungsverfahren hinsichtlich eines Transfers auf industrierelevante Substratgrößen aussichtsreich erscheinen.
Das Projekt "Entwicklung und Analyse von Kesterit-Solarzellen auf Basis eines vakuumbasierten sequentiellen Wachstumsprozesses" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Oldenburg, Institut für Physik, Arbeitsgruppe Energie- und Halbleiterforschung durchgeführt. Das Projekt beschäftigt sich mit der Entwicklung neuartiger Dünnschicht-Solarzellen und der Optimierung ihrer Effizienz. Zentrales Ziel ist hierbei, durch Einsatz des Kesterit-Materialsystems und einer geeignet gewählten Solarzellenstruktur die bei anderen Technologien oft verwendeten Schwermetalle Indium und Cadmium zugunsten umweltfreundlicher Materialien zu vermeiden. Die Ersetzung des seltenen und teuren Indiums lässt darüber hinaus auch eine wesentliche Kostenreduktion erwarten. Ziel des Teilprojekts an der Universität Oldenburg ist es, das Potential eines zweistufigen Vakuum basierten Herstellungsprozesses zu evaluieren (Rekristallisation aufgedampfter metallischer Schichtstapel unter Selen-Atmosphäre). Detaillierte Analysen zu deren Struktur und effizienzbegrenzenden Mechanismen ermöglichen hierbei eine Maximierung des Wirkungsgrads. Zur Entwicklung hochwertiger Kesterit-Absorber werden mehrere industrierelevante Herstellungsvarianten eingesetzt und verglichen. Als komplementäres Verfahren zu den Ansätzen der Projektpartner (Koverdampfung bzw. nasschemische Deposition) wird in Oldenburg die Vakuum-Abscheidung von Schichtstapeln der beteiligten Elemente, gefolgt von einem Temperschritt, untersucht. Bei allen Verfahren bilden das phasenreine Wachstum sowie die Optimierung des Rückkontakts und der Grenzfläche Halbleiter/Puffer die übergeordneten Teilziele. Durch eine detaillierte Analyse der hergestellten Strukturen unter Verwendung von opto-elektronischen Methoden sowie mikroskopischen, strukturellen und kompositionellen Untersuchungen trägt die Uni-Oldenburg zur Optimierung der Solarzellen und damit zur Erreichung eines verwertungsnahen Wirkungsgradpotentials bei. Für die hergestellten Labormuster erfolgt zum Ende des Vorhabens eine partnerübergreifende Bewertung, welche Material- / Grenzflächeneigenschaften den Wirkungsgrad limitieren und welche Herstellungsverfahren hinsichtlich eines Transfers auf industrierelevante Substratgrößen aussichtsreich erscheinen.