Das Projekt "Teilvorhaben: Effizientes Herstellverfahren für TMIn, Entwicklung von In-Quellen für die Epitaxie von III/V-Halbleitern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umicore AG & Co. KG durchgeführt. Solarzellen aus III-V Halbleitern erreichen heute weltweit die höchsten Umwandlungseffizienzen von bis zu 46 % und finden industrielle Anwendung in Satelliten und in Konzentrator-PV Systemen. Das Licht wird in diesen hochkonzentrierenden Modulen etwa 500-fach gebündelt, um die Fläche und damit die anteiligen Kosten der III-V Solarzellen zu reduzieren. Die Hälfte der Epitaxiekosten für III-V Mehrfachsolarzellen entfällt auf die metallorganischen Ausgangsstoffe Trimethylindium und Trimethylgallium (so genannte 'Metallorganische Quellen') für den MOVPE-Herstellprozess. Projektziel: Das Projekt KoReMO soll nachweisen, dass diese Epitaxiekosten durch Nutzung von neuen Indium-Quellen und einem neuen Zuführsystem, sowohl für Trimethylindium als auch für Trimethylgallium, um etwa die Hälfte gesenkt werden können. Zudem sollen durch das Zuführsystem höhere Wachstumsraten für GaAs und GaInP möglich werden. Die Verbesserungen werden anhand von heute etablierten GaInP/GaInAs/Ge Dreifachsolarzellen nachgewiesen. Die folgenden Arbeitspakete des KoReMO-Projektes werden im Umicore Teilprojekt bearbeitet: AP 1: Entwicklung und Pilotierung eines robusten industriellen Herstellprozesses für Trimethylindium (TMIn) AP 1.1 Optimierung und Skalierung des TMIn-Herstellprozesses AP 1.2 Entwicklung einer effizienten Reinigung für TMIn auf Epitaxie-Qualität AP 1.3 Pilotierung eines ressourceneffizienten Herstellprozesses für TMIn inkl. Bau einer Pilotanlage zur Reinigung von TMIn AP 2: Entwicklung und Pilotierung von neuen Indium-Quellen für eine erhöhte Ressourceneffizienz im MOVPE-Prozess AP 2.1 Entwicklung/Scale-Up neue Indium-Einsatzform AP 2.2 Planung/Bau Pilotanlage zur Herstellung der neuen Indium-Quelle, Materialbereitstellung für das Projekt.
Das Projekt "Defektfreie Präparation und Charakterisierung von III-V-Filmen auf Si(100)-Substraten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Ilmenau, Institut für Mikro- und Nanotechnologien MacroNano, Fachgebiet Photovoltaik durchgeführt. III-V Mehrfachsolarzellen erreichen bei weitem die höchsten Umwandlungseffizienzen von Sonnenlicht in elektrischen Strom von bis zu 38 %. Der Einsatz der III-V Halbleiter in photovoltaischen Flachmodulen schien bisher aufgrund hoher Herstellungs- und Substratkosten als höchst komplex und daher schwierig. Die Verbundpartner am Fraunhofer ISE, der TU Ilmenau und der Universität Marburg konnten aber kürzlich zeigen, dass sich III-V Verbindungen mit hoher Qualität auch direkt auf Silicium abscheiden lassen. Nur wenige Mikrometer an III-V Halbleitermaterial reichen dabei aus, um Mehrfachsolarzellen mit Wirkungsgraden von über 30 Prozent auf Si zu realisieren. Die Kombination etablierter Silicium Solartechnologie mit den Vorteilen der III-V Halbleiter, eröffnet neue Optionen für höchsteffiziente Solarzellen und steht im Mittelpunkt des Projekts MehrSi. Durch eine Reduktion von Defektdichten und durch optimierte Solarzellenstrukturen sollen erstmals direkt auf Si gewachsene GaInP/GaAs(P) Mehrfachsolarzellen mit größer als 30 Prozent Effizienz demonstriert werden. Neben grundlegender Material- und Bauelemententwicklung in den Forschungsgruppen werden Produktionsaspekte von Anfang an berücksichtigt. Der MOVPE Anlagenhersteller Aixtron SE bringt seine langjährige Erfahrung aus der LED Fertigung ein und wird Konzepte für großflächige und kostengünstige III-V Epitaxieprozesse erarbeiten. Das Fraunhofer ISE und die Firma Aixtron SE gewährleisten eine Verwertung der Projektergebnisse im Maschinenbau sowie in der PV Industrie in Deutschland. Um die Ziele des Forschungsprojektes im Verbundprojekt zu erreichen, werden die Aufgaben in vier Arbeitspakete (AP) gegliedert: AP1: Nukleation auf Silicium, AP2: Metamorphe Pufferschichten auf Silicium, AP3: III-V Mehrfachsolarzellen auf Silicium, AP4: Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und Hochdurchsatz MOVPE.
Das Projekt "Hochleistungssolarzelle - Leichtgewichtige Raumfahrt-Solarzellen mit über 30 Prozent Wirkungsgrad (L-30+)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AZUR SPACE Solar Power GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel - In dem Projekt L-30+ sollen hocheffiziente Mehrfachsolarzellen aus II-V Halbleitern für die Raumfahrt entwickelt werden. Der Schwerpunkt des Projektes liegt auf der Entwicklung neuer Solarzellenkonzepte, sowie deren Herstellungs- und Charakterisierungsmethoden. Zudem soll IP in neuen Technologiefeldern für zukünftige Weltraumsolarzellenkonzepte gewonnen und gesichert werden. 2. Arbeitsplanung - Es werden verschiedene neuartige Solarzellkonzepte parallel entwickelt und evaluiert. Ein Konzept basiert auf Quadrupelsolarzellen aus GaInP/GaInAs/GaInNAs/Ge bei dem die Realisierung der GainNAss Unterzelle eine besondere Herausforderung darstellt. Als neue Technologie wird das Wafer-Bonding von mehreren unabhängig hergestellten Solarzellen entwickelt. Hier sollen Mehrfachsolarzellen mit 3 und 4 pn-Übergängen entstehen, welche langfristig ein sehr hohes Effizienzpotential besitzen. Weiterhin wird die Technologie von sogenannten Film Assemblies, das heißt ultra-dünnen Solarzellen, und deren Verbindungstechnik entwickelt. Bei diesen ultra-dünnen Zellkonzepten wird oftmals GaAs als Substrat eingesetzt. Die Technologieentwicklung wird durch die Entwicklung von Charakterisierungsmethoden zur Bestimmung einer kalibrierten IV-Kennlinie solcher Solarzellen unter AM0 Bedingungen begleitet. Im Anschluss der Projektes wird untersucht ob und inwieweit Ga vom Abschleifen der Wafer recycelt werden kann. Das letzte würde einen zusätzlichen wirtschaftlichen Vorteil für die entwickelten Technologien sichern.
Das Projekt "Teilvorhaben: Optimierte MOCVD-Systeme für neue MO-Versorgungssysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AIXTRON SE durchgeführt. Solarzellen aus III-V Halbleitern erreichen heute weltweit die höchsten Umwandlungseffizienzen von bis zu 46 % und finden industrielle Anwendung in Satelliten und in Konzentrator-PV Systemen. Das Licht wird in diesen hochkonzentrierenden Modulen etwa 500-fach gebündelt, um die Fläche und damit die anteiligen Kosten der III-V Solarzellen zu reduzieren. Die Hälfte der Epitaxiekosten für III-V Mehrfachsolarzellen entfällt auf die metallorganischen Ausgangsstoffe Trimethylindium (TMIn) und Trimethylgallium (TMGa, so genannte 'Metallorganische Quellen') für den MOVPE-Herstellprozess (Metal Organic Vapour Phase Epitaxy). Projektziel: Das Projekt KoReMO soll nachweisen, dass diese Epitaxiekosten durch Nutzung von neuen Indium-Quellen und einem neuen Zuführsystem, sowohl für Trimethylindium als auch für Trimethylgallium, um etwa die Hälfte gesenkt werden können. Zudem sollen durch das Zuführsystem höhere Wachstumsraten für GaAs und GaInP möglich werden. Die Verbesserungen werden anhand von heute etablierten GaInP/GaInAs/Ge Dreifachsolarzellen nachgewiesen. Die Firma Umicore wird einen neuen kostengünstigen und ressourceneffizienten Herstell- und Reinigungsprozess für Trimethylindium entwickeln und pilotieren. TMGa und TMIn werden über ein Direktverdampfersystem von SEMPA an eine vorhandene MOVPE Anlage der Firma Aixtron am Fraunhofer ISE angeschlossen, und hier werden hohe Wachstumsraten und die Eignung der neuen Quellen für die Herstellung von III-V Mehrfachsolarzellen gemeinsam mit AZUR Space gezeigt.
Das Projekt "MOCVD-Technologie für Hocheffiziente III-V-Mehrfachsolarzellen auf Silicium" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AIXTRON SE durchgeführt. III-V Mehrfachsolarzellen erreichen bei weitem die höchsten Umwandlungseffizienzen von Sonnenlicht in elektrischen Strom von bis zu 38 %. Der Einsatz der III-V Halbleiter in photovoltaischen Flachmodulen schien bisher aufgrund hoher Herstellungs- und Substratkosten als unrealistisch. Die Verbundpartner am Fraunhofer ISE, der TU Ilmenau und der Univ. Marburg konnten aber kürzlich zeigen, dass sich III-V Verbindungen mit hoher Qualität auch direkt auf Silicium abscheiden lassen. Nur wenige mym an III-V Halbleitermaterial reichen dabei aus, um Mehrfachsolarzellen mit Wirkungsgraden von über 30 % auf Si zu realisieren. Die Kombination etablierter Silicium Solartechnologie mit den Vorteilen der III-V Halbleiter, eröffnet neue Optionen für höchsteffiziente Solarzellen und steht im Mittelpunkt des Projekts MehrSi. Durch eine Reduktion von Defektdichten und durch optimierte Solarzellenstrukturen sollen erstmals direkt auf Si gewachsene GaInP/GaAs(P) Mehrfachsolarzellen mit größer als 30 % Effizienz demonstriert werden. Neben grundlegender Material- und Bauelemententwicklung in den Forschungsgruppen werden Produktionsaspekte von Anfang an berücksichtigt. Der MOVPE Anlagenhersteller Aixtron SE bringt seine langjährige Erfahrung aus der LED Fertigung ein und wird Konzepte für großflächige und kostengünstige III-V Epitaxieprozesse erarbeiten. Das Fraunhofer ISE und die Firma Aixtron SE gewährleisten eine Verwertung der Projektergebnisse im Maschinenbau sowie in der PV Industrie in Deutschland. Um die Ziele des Forschungsprojektes im Verbundprojekt zu erreichen werden die Aufgaben in vier Arbeitspakete (AP) gegliedert: AP1: Nukleation auf Silicium, AP2: Metamorphe Pufferschichten auf Silicium, AP3: III-V Mehrfachsolarzellen auf Silicium, AP4: Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und Hochdurchsatz MOVPE.
Das Projekt "Strukturelle Charakterisierung von Solarzellenstrukturen mittels Elektronenmikroskopie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Marburg, Wissenschaftliches Zentrum für Materialwissenschaften (WZMW) und Physik durchgeführt. III-V Mehrfachsolarzellen erreichen bei weitem die höchsten Umwandlungseffizienzen von Sonnenlicht in elektrischen Strom von bis zu 38 %. Der Einsatz der III-V Halbleiter in photovoltaischen Flachmodulen schien bisher aufgrund hoher Herstellungs- und Substratkosten als unrealistisch. Die Verbundpartner am Fraunhofer ISE, der TU Ilmenau und der Univ. Marburg konnten aber kürzlich zeigen, dass sich III-V Verbindungen mit hoher Qualität auch direkt auf Silicium abscheiden lassen. Nur wenige mym an III-V Halbleitermaterial reichen dabei aus, um Mehrfachsolarzellen mit Wirkungsgraden von über 30 % auf Si zu realisieren. Die Kombination etablierter Silicium Solartechnologie mit den Vorteilen der III-V Halbleiter, eröffnet neue Optionen für höchsteffiziente Solarzellen und steht im Mittelpunkt des Projekts MehrSi. Durch eine Reduktion von Defektdichten und durch optimierte Solarzellenstrukturen sollen erstmals direkt auf Si gewachsene GaInP/GaAs(P) Mehrfachsolarzellen mit größer als 30 % Effizienz demonstriert werden. Neben grundlegender Material- und Bauelemententwicklung in den Forschungsgruppen werden Produktionsaspekte von Anfang an berücksichtigt. Der MOVPE Anlagenhersteller Aixtron SE bringt seine langjährige Erfahrung aus der LED Fertigung ein und wird Konzepte für großflächige und kostengünstige III-V Epitaxieprozesse erarbeiten. Das Fraunhofer ISE und die Firma Aixtron SE gewährleisten eine Verwertung der Projektergebnisse im Maschinenbau sowie in der PV Industrie in Deutschland. Um die Ziele des Forschungsprojektes im Verbundprojekt zu erreichen werden die Aufgaben in vier Arbeitspakete (AP) gegliedert: AP1: Nukleation auf Silicium, AP2: Metamorphe Pufferschichten auf Silicium, AP3: III-V Mehrfachsolarzellen auf Silicium, AP4: Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und Hochdurchsatz MOVPE
Das Projekt "Teilvorhaben: Nachweis hoher Abscheideraten und Materialqualität anhand von III-V Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Solarzellen aus III-V Halbleitern erreichen heute weltweit die höchsten Umwandlungseffizienzen von bis zu 46 % und finden industrielle Anwendung in Satelliten und in Konzentrator-PV Systemen. Das Licht wird in diesen hochkonzentrierenden Modulen etwa 500-fach gebündelt, um die Fläche und damit die anteiligen Kosten der III-V Solarzellen zu reduzieren. Die Hälfte der Epitaxiekosten für III-V Mehrfachsolarzellen entfällt auf die metallorganischen Ausgangsstoffe Trimethylindium und Trimethylgallium (so genannte 'Metallorganische Quellen') für den MOVPE-Herstellprozess (Metal Organic Vapour Phase Epitaxy). Projektziel: Das Projekt KoReMO soll nachweisen, dass diese Epitaxiekosten durch Nutzung von neuen Indium-Quellen und einem neuen Zuführsystem, sowohl für Trimethylindium TMIn als auch für Trimethylgallium TMGa, um etwa die Hälfte gesenkt werden können. Zudem sollen durch das Zuführsystem höhere Wachstumsraten für GaAs und GaInP möglich werden. Die Verbesserungen werden anhand von heute etablierten GaInP/GaInAs/Ge Dreifachsolarzellen nachgewiesen. Die Firma Umicore wird einen neuen kostengünstigen und ressourceneffizienten Herstell- und Reinigungsprozess für Trimethylindium entwickeln und pilotieren. TMGa und TMIn werden über ein Direktverdampfersystem von SEMPA an eine vorhandene MOVPE Anlage der Firma Aixtron am Fraunhofer ISE angeschlossen und hier werden hohe Wachstumsraten und die Eignung der neuen Quellen für die Herstellung von III-V Mehrfachsolarzellen gemeinsam mit AZUR Space gezeigt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Industrielle Bewertung aus Anwendersicht" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AZUR SPACE Solar Power GmbH durchgeführt. Solarzellen aus III-V Halbleitern erreichen heute weltweit die höchsten Umwandlungseffizienzen von bis zu 46 % und finden industrielle Anwendung in terrestrischen Konzentrator-PV Systemen. Das Licht wird in diesen hochkonzentrierenden Modulen etwa 500-fach gebündelt, um die Fläche und damit die anteiligen Kosten der III-V Solarzellen zu reduzieren. Die Hälfte der Epitaxiekosten für III-V Mehrfachsolarzellen entfällt auf die metallorganischen Ausgangsstoffe Trimethylindium und Trimethylgallium (so genannte 'Metallorganische Quellen') für den MOVPE-Herstellprozess. Das Projekt KoReMO soll nachweisen, dass diese Epitaxiekosten durch Nutzung von neuen Indium-Quellen und einem neuen Zuführsystem, sowohl für Trimethylindium als auch für Trimethylgallium, um etwa die Hälfte gesenkt werden können. Zudem sollen durch das Zuführsystem höhere Wachstumsraten für GaAs und GaInP möglich werden. Die Verbesserungen werden anhand von heute etablierten GaInP/GaInAs/Ge Dreifachsolarzellen nachgewiesen. In dem Teilprojekt von AZUR SPACE werden die folgenden Arbeitspakete des Verbundvorhabens bearbeitet: AP 4.3 Charakterisierung der Materialqualität anhand von Teststrukturen und Einfachsolarzellen aus GaAs und GaInP AP 5 Nachweis der industriellen Nutzbarkeit der neue Indium-Quelle und der Direktverdampfersysteme AP 5.1 Herstellung von Dreifachsolarzellen mittels Direktverdampfung und neuen Quellen und Vergleich zum Stand der Technik AP 5.2 Bewertung anhand der technischen Anforderungen für den industriellen Einsatz und Kostenbetrachtung des neuen Systems AP 5.3 Schlussfolgerungen aus neuer Versorgungstechnologie und Wachstumsparametern für die Industrialisierung in einem weiterentwickelten MOVPE Anlagenkonzept
Das Projekt "Teilvorhaben: Konzept, Design, Aufbau und Charakterisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AZUR SPACE Solar Power GmbH durchgeführt. Die mit Abstand höchsten Wirkungsgrade bei photovoltaischen Modulen werden mit Konzentrierenden Optiken in Kombination mit hocheffizienten Mehrfachsolarzellen erreicht (HCPV-Technologie). Aufgrund starker Preissenkungen, die die konkurrierende Silicium PV Industrie durch Optimierungen und Massenfertigungsverfahren in den letzten Jahren erreicht haben, ist die HCPV-Technologie allerdings noch nicht weit verbreitet. Durch den Einsatz von sehr kleiner Hocheffizienz-Solarzellen (Abmessungen im Mikrometer Bereich) und neuartigen, sowie sehr günstigen optischen Komponenten in Kombination mit neuartigen Verarbeitungstechnologien soll ein hocheffizientes und kostengünstiges Solarmodul entwickelt und demonstriert werden. Die optischen Komponenten und Fertigungsverfahren orientieren sich dabei an den aktuellen Entwicklungen im Bereich der mikro -LED Displays, bei denen sehr viele (mehrere Millionen) kleinster Komponenten kostengünstig verschaltet werden können. Für mikro -CPV Solarzellen ergeben sich dabei thermische und elektrische Vorteile bzgl. Wärmeabfuhr und ohmscher Verluste, da sich kleine Bauelemente deutlich besser kühlen und kleine Ströme verlustarm ableiten lassen.
Das Projekt "Epitaxie, Prozessierung und Charakterisierung von III-V Mehrfachsolarzellen auf Silicium" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. III-V Mehrfachsolarzellen erreichen bei weitem die höchsten Umwandlungseffizienzen von Sonnenlicht in elektrischen Strom von bis zu 38 %. Der Einsatz der III-V Halbleiter in photovoltaischen Flachmodulen schien bisher aufgrund hoher Herstellungs- und Substratkosten als unrealistisch. Die Verbundpartner am Fraunhofer ISE, der TU Ilmenau und der Univ. Marburg konnten aber kürzlich zeigen, dass sich III-V Verbindungen mit hoher Qualität auch direkt auf Silicium abscheiden lassen. Nur wenige Mikrometer an III-V Halbleitermaterial reichen dabei aus, um Mehrfachsolarzellen mit Wirkungsgraden von über 30 % auf Si zu realisieren. Die Kombination etablierter Silicium Solartechnologie mit den Vorteilen der III-V Halbleiter, eröffnet neue Optionen für höchsteffiziente Solarzellen und steht im Mittelpunkt des Projekts MehrSi. Durch eine Reduktion von Defektdichten und durch optimierte Solarzellenstrukturen sollen erstmals direkt auf Si gewachsene GaInP/GaAs(P) Mehrfachsolarzellen mit größer als 30 % Effizienz demonstriert werden. Neben grundlegender Material- und Bauelemententwicklung in den Forschungsgruppen werden Produktionsaspekte von Anfang an berücksichtigt. Der MOVPE Anlagenhersteller Aixtron SE bringt seine langjährige Erfahrung aus der LED Fertigung ein und wird Konzepte für großflächige und kostengünstige III-V Epitaxieprozesse erarbeiten.
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