Das Projekt "Synthese und Charakterisierung von Halogenoperowskiten AMX3 (M=Sn, Pb; X = Cl, Br, I) als Farbstoffe für die Solarzelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Freiburger Materialforschungszentrum durchgeführt. Im Mittelpunkt der chemisch-präparativen Arbeiten steht die Optimierung der chemischen und stöchiometrischen Zusammensetzung der Perowskite und ihrer Kristallinität. Die Anpassung der physikalischen Eigenschaften soll durch Variation der Kationen und des zentralen Metalls erfolgen. Die entstehenden neuen Phasen werden strukturell charakterisiert. Ein weiteres Thema ist die Suche nach einem Ersatz von PbI3 durch ungiftige Alternativen. In Kooperation mit den anderen Projektpartnern erfolgt die Kontrolle der Absorption für Single Junction und Tandem Solarzellen. Außerdem soll die Optimierung von organischen und anorganischen löchersensitiven bzw. elektronen-selektiven Elektrodenmaterialien für die PIN Struktur erfolgen. Als wichtigstes Referenzmaterial soll aus CH3NH3I und PbI2 in hoher Reinheit CH3NH3PbI3 hergestellt werden. Ein wichtiger Punkt ist dabei die Kristallinität, da die photoelektrischen Eigenschaften vermutlich stark davon abhängen. Entsprechend der sich schnell ändernden Literaturlage sollen auch weitere vielversprechende Verbindungen als Referenzmaterialien charakterisiert werden, z.B. CsSnI3. Die Stabilität der Perowskit-Striktur, d.h. Lage von Phasenübergängen und Art und Umfang der damit verbundenen Symmetriereduktion hängen von den Radienverhältnissen ab. Eine systematische Aufarbeitung der an der Uni Freiburg vorhandenen Daten zu den Systemen AMX3 (A = Rb, Cs, R4-nNHn, n=0-3; M = Sn, Pb, X = Cl, Br, I) hinsichtlich ihrer Eignung in Perowskitsolarzellen wird durchgeführt. Weiterhin werden eine Synthese und Tests anderer organischer Ammonium-Kationen (R4-nNHn, n = 0-3, R = Me, Et, ...) auch als Mischkristalle mit Alkali-Kationen durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt: Universität Konstanz (HYDROSOL)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Fachbereich für Physik durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes ist eine effiziente, preisgünstige und umweltfreundliche Produktion von H2 für klein bis mittelgroße Verbrauchsstellen in abgelegenen Gebieten (z.B. kleine Inseln oder auch schlecht erreichbare Dörfer) durch den Nutzen von Solarzellen auf Perowskit-Basis als Absorber-Material. H2 ist ein sauberer Treibstoff, der den meisten Energieverbrauch decken kann. Probleme mit seiner Speicherung sind gelöst. Auf der anderen Seite können Solarzellen günstige elektrische Energie erzeugen, die aber sofort genutzt werden muss, da deren Speicherung in Batterien derzeit teuer und ineffizient ist. Für kleine Gemeinden, die nicht ans Netz angeschlossen sind, wäre die Speicherung in Form von H2 eine perfekte Lösung. Durch die Nutzung neuer Perowskit-Materialien versuchen wir deren derzeitige Nachteile, wie die Degradierung mit der Zeit und ihrer Toxizität, zu überkommen. Um dies zu adressieren, planen wir Perowskite herzustellen, die auf anderen Metallen als Pb basieren (z.B. Sn, Bi, Sb, etc.) und zwei-dimensionale (2D) Perowskitsysteme (e.g. (C9H19NH3)2SnBr4), Nanoteilchen von 3D Systemen, oder quasi zwei-dimensionale Systeme zu verwenden. Das Design der Perowskite beruht auf gesammelter Erfahrung und theoretischen Berechnungen. Die hergestellten Perowskite werden eingehend charakterisiert und getestet, um die geeignetsten Systeme für die Entwicklung von Solarzellen zu verwenden. Zusätzlich werden weitere Aspekte, wie die verwendeten Materialen, Herstellungsmethoden und Solarzellen-Tests ausgewertet um die optimale Charakteristik und umweltfreundlichste Lösung für den Nutzen als unabhängige kleine Einheit zu gewährleisten (Haus, Hotel, etc.). Das Hauptziel dieses Projektes, neben der Herstellung des spezifischen Systems, sind die enge Zusammenarbeit in Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten zwischen Europäischen und Mediterranen Forschungseinrichtungen, um eine starke Forschungskooperation im Bereich der erneuerbaren und sauberen Energien zu fördern.
Das Projekt "Teilvorhaben: CIGS-, Perowskit- und Tandemzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Zwei aktuell sehr vielversprechende Solarzellenarten basieren auf Dünnschichttechnologien. Im Speziellen übertrifft Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) mit einer Effizienz von größer 21 % bereits multikristallines Si mit der Aussicht auf weitere Kostenreduktion. Ein größerer Sprung in Effizienz und daher eine zusätzliche Kostenersparnis wird durch die Tandem-Kombination verschiedener Solarzellenarten erwartet, die auf verschiedene Absorptionsbereiche des Sonnenspektrums spezialisiert sind. Bisher erwies es sich als sehr schwierig, ein passendes Hochband-Material für die Kombination mit CIGS als Basiszelle zu finden. Dies scheint nun mit den neu aufgekommenen Perowskit-Solarzellen in Reichweite zu rücken. In nur 4 Jahren konnte diese Solarzellenklasse einen rasanten Anstieg in der Effizienz auf mittlerweile mehr als 20 % verzeichnen. Das vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, das Potential, aber auch die fundamentalen Aspekte neuer Perowskit-Solarzellen in Einzelzellen und in ihrer Anwendung in Tandemzellen zusammen mit CIGS-Basis-Zellen auszuloten, um die Effizienzen jenseits der Werte der Einzelzellen anzuheben. Ausgehend von der Entwicklung neuer Perowskitmaterialien und der Optimierung der Einzelzellen werden neue Zellarchitekturen und Kontaktschichten evaluiert und schließlich in sowohl mechanisch gestapelten als auch in monolithisch integrierten Tandemzellen integriert. Damit soll die Effizienz im Vergleich zu den Einzelzellen deutlich gesteigert werden.
Das Projekt "Dünnschichtsolartechnologien der Zukunft - SOLAMO" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Das Projekt SOLAMO hat zum Ziel, die beiden derzeit attraktivsten Dünnschichtsolarzellentypen basierend auf Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) und Perowskiten parallel zueinander weiterzuentwickeln, so dass sie eines Tages in einer Tandemstruktur zusammengeführt werden können. CIGS: Die bereits im letzten Berichtszeitraum bestellte CIGS-Vakuumanlage wurde ausgeliefert, aufgebaut und abgenommen. Alle geforderten Spezifikationen (z.B. Basisdruck) konnten eingehalten werden oder waren noch besser als gefordert. Nach der Inbetriebnahme konnten auf Anhieb bereits relativ gute Absorber abgeschieden werden. Bei einer CIGS- Niedertemperaturabscheidung mit einer nominellen Substrattemperatur von 380 Grad Celsius wurden auf Polymerfolie (Polyimid) CIGS-Schichten in einem 3-Stufenprozess abgeschieden, die nach Aufbringen aller anderen Schichten zu Zellwirkungsgraden von bis zu 14,5 % führten. Auf Glassubstrat konnte im Niedertemperatur-CIGS-Prozess (420 Grad Celsius) sogar ein Wirkungsgrad von 17,2 % erreicht werden. Bei höheren Substrattemperaturen (500 Grad Celsius) lag der maximale Wirkungsgrad auf Glas bei 17,7 %. Der Wirkungsgrad ist dabei nicht direkt mit der Substrattemperatur korreliert, sondern entsteht durch eine komplexe Zusammenwirkung von Natrium- bzw. Kaliumdotierung, Interdiffusion der einzelnen Elemente (Cu, In, Ga, Se) und dem über der Schichtdicke eingebauten Gallium-Zusammensetzungsgradienten. In ersten Niedertemperatur-Versuchen bei 400 Grad Celsius auf Polymerfolie wurde zur Erhöhung der Abscheidegeschwindigkeit die Kupfer-Aufdampfrate in der zweiten Beschichtungsstufe erfolgreich verdoppelt, ohne Einbußen beim Zellwirkungsgrad zu erleiden. Perowskite: Perowskitsolarzellen wurden weiterhin im Standard- und invertierten Aufbau in opaker und semitransparenter Konfiguration untersucht. Im Standard-Aufbau konnte durch die Verwendung von PCBM und Al2O3 Nanopartikeln die Beschichtung verbessert und die unerwünschte Hysterese reduziert werden. Im invertierten Aufbau wurden fast hysteresefreie gut reproduzierbare Effizienzen von ca. 15 % erzielt. Um Kosten zu sparen, wurde versucht, den bisher thermisch verdampften Silber- Rückkontakt durch gesputtertes Aluminium zu ersetzen. Unter Verwendung eines Temperschrittes konnten Wirkungsgrade größer 10 % erreicht werden. Für semitransparente Perowskitzellen wurde als semitransparenter Frontkontakt Indium- Zink-Oxid (IZO) sowohl im Standard als auch im invertierten Aufbau getestet. In beiden Architekturen wurden Wirkungsgrade größer 13 % erzielt. Gleichzeitig blieben 70 % Transmission im Wellenlängenbereich größer als 775 nm für die Nutzung im Tandemverbund mit einer möglichen Subzelle aus CIGS oder Silizium erhalten. Erste Glas-zu-Glas Verkapselungstests zeigten, dass auch nach 9 Monaten Lagerung im Dunkeln noch größer als 12 % Wirkungsgrad (frische Probe 14,9 %) erreicht werden können (entspricht einer relativen Degradation von 18 %). (Text gekürzt)
Das Projekt "Teilvorhaben: Fortgeschrittene spektroskopische Analyse von Materialien und Bauelementen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Lichttechnisches Institut durchgeführt. Zwei aktuell sehr vielversprechende Solarzellenarten basieren auf Dünnschichttechnologien. Im Speziellen übertrifft Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) mit einer Effizienz von größer 21 % bereits multikristallines Si mit der Aussicht auf weitere Kostenreduktion. Ein größerer Sprung in Effizienz und daher eine zusätzliche Kostenersparnis wird durch die Tandem-Kombination verschiedener Solarzellenarten erwartet, die auf verschiedene Absorptionsbereiche des Sonnenspektrums spezialisiert sind. Bisher erwies es sich als sehr schwierig, ein passendes Hochband-Material für die Kombination mit CIGS als Basiszelle zu finden. Dies scheint nun mit den neu aufgekommenen Perowskit-Solarzellen in Reichweite zu rücken. In nur 4 Jahren konnte diese Solarzellenklasse einen rasanten Anstieg in der Effizienz auf mittlerweile mehr als 20 % verzeichnen. Das vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, das Potential, aber auch die fundamentalen Aspekte neuer Perowskit-Solarzellen in Einzelzellen und in ihrer Anwendung in Tandemzellen zusammen mit CIGS-Basis-Zellen auszuloten, um die Effizienzen jenseits der Werte der Einzelzellen anzuheben. Das Projekt vereint vier starke Partner: ZSW und MDO gehören zu den erfahrensten und erfolgreichsten Forschungsgruppen auf den Gebieten der CIGS- bzw. Perowskite-Forschung, während MHA und KIT eine weitreichende Expertise in der Analyse von Halbleitern und Solarzellen beisteuern. Ausgehend von der Entwicklung neuer Perowskitmaterialien und der Optimierung der Einzelzellen werden neue Zellarchitekturen und Kontaktschichten evaluiert und schließlich in sowohl mechanisch gestapelten als auch in monolithisch integrierten Tandemzellen integriert. Damit soll die Effizienz im Vergleich zu den Einzelzellen deutlich gesteigert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Herstellung und Charakterisierung optimierter Perowskit-Materialien für die Anwendung in Tandemsolarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ludwig-Maximilians-Universität München, Department Chemie durchgeführt. Zwei aktuell sehr vielversprechende Solarzellenarten basieren auf Dünnschichttechnologien. Im Speziellen übertrifft Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) mit einer Effizienz von größer 21 % bereits multikristallines Si mit der Aussicht auf weitere Kostenreduktion. Ein größerer Sprung in Effizienz und daher eine zusätzliche Kostenersparnis wird durch die Tandem-Kombination verschiedener Solarzellenarten erwartet, die auf verschiedene Absorptionsbereiche des Sonnenspektrums spezialisiert sind. Bisher erwies es sich als sehr schwierig, ein passendes Hochband-Material für die Kombination mit CIGS als Basiszelle zu finden. Dies scheint nun mit den neu aufgekommenen Perowskit-Solarzellen in Reichweite zu rücken. In nur 4 Jahren konnte diese Solarzellenklasse einen rasanten Anstieg in der Effizienz auf mittlerweile mehr als 20 % verzeichnen. Das vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, das Potential, aber auch die fundamentalen Aspekte neuer Perowskit-Solarzellen in Einzelzellen und in ihrer Anwendung in Tandemzellen zusammen mit CIGS-Basis-Zellen auszuloten, um die Effizienzen jenseits der Werte der Einzelzellen anzuheben. Das Projekt vereint vier starke Partner: ZSW und MDO gehören zu den erfahrensten und erfolgreichsten Forschungsgruppen auf den Gebieten der CIGS- bzw. Perowskite-Forschung, während MHA und KIT eine weitreichende Expertise in der Analyse von Halbleitern und Solarzellen beisteuern. Ausgehend von der Entwicklung neuer Perowskitmaterialien und der Optimierung der Einzelzellen werden neue Zellarchitekturen und Kontaktschichten evaluiert und schließlich in sowohl mechanisch gestapelten als auch in monolithisch integrierten Tandemzellen integriert. Damit soll die Effizienz im Vergleich zu den Einzelzellen deutlich gesteigert werden.
Das Projekt "Hocheffiziente gedruckte Perowskit Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von OPVIUS GmbH durchgeführt. Nachdem in diesem Jahr quasi aus dem Stand ein zertifizierter Laborwirkungsgrad von 14.3% für aus der Lösung aufgebrachte feste Perovskite Solarzellen gezeigt wurde, erfährt dieses Konzept ein starkes weltweites Forschungsinteresse. Eine weitere Steigerung ist mit zunehmendem Verständnis der zugrundeliegenden photovoltaischen Prinzipien zu erwarten. Das wesentliche Ziel des vorliegenden Projektes ist es das Know-How auf diesem neuen Gebiet in Deutschland möglichst effektiv aufzubauen und zu verbessern. Zu diesem Zweck werden Projektpartner mit nachweislich großer Erfahrung in den nah verwandten Gebieten der organisch- und nanobasierten Photovoltaik und dem Physikverständnis von Solarzellen sowie Projektpartner mit langjähriger Erfahrung in der Entwicklung von Lochleitern und Perowskiten zusammengebracht. Zur Verbesserung des physikalischen und chemisch-strukturellen Verständnisses von Perowskit-Solarzellen soll zunächst bestehendes Know-How der Forschungspartner zusammengeführt werden. Hierauf basierend sollen anschließend Perowskitsolarzellen mit hohem Wirkungsgrad (größer als 17%) im Labor herstellt werden. Unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit soll der sehr geringe Material- und Energieverbrauch nachgewiesen werden sowie umweltfreundliche Materialkombinationen entwickelt werden. Die Übertragbarkeit auf entsprechende Produktionsverfahren soll experimentell gezeigt werden um frühzeitig IP in dieser neuen Technologie aufzubauen zu können.
Das Projekt "Hocheffiziente gedruckte (größer als 17 %) Perowskit Solarzellen - Top aktuelle Materialentwicklung für eine ressourcenschonende lokal produzierbare PV" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Nachdem in diesem Jahr quasi aus dem Stand ein zertifizierter Laborwirkungsgrad von 14.3% für aus der Lösung aufgebrachte feste Perovskite Solarzellen gezeigt wurde, erfährt dieses Konzept ein starkes weltweites Forschungsinteresse. Eine weitere Steigerung ist mit zunehmendem Verständnis der zugrundeliegenden photovoltaischen Prinzipien zu erwarten. Das wesentliche Ziel des vorliegenden Projektes ist es das Know-How auf diesem neuen Gebiet in Deutschland möglichst effektiv aufzubauen und zu verbessern. Zu diesem Zweck werden Projektpartner mit nachweislich großer Erfahrung in den nah verwandten Gebieten der organisch- und nanobasierten Photovoltaik und dem Physikverständnis von Solarzellen sowie Projektpartner mit langjähriger Erfahrung in der Entwicklung von Lochleitern und Perowskiten zusammengebracht. Zur Verbesserung des physikalischen und chemisch-strukturellen Verständnisses von Perowskit-Solarzellen soll zunächst bestehendes Know-How der Forschungspartner zusammengeführt werden. Hierauf basierend sollen anschließend Perowskitsolarzellen mit hohem Wirkungsgrad (größer als 17 %) im Labor herstellt werden. Unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit soll der sehr geringe Material- und Energieverbrauch nachgewiesen werden sowie umweltfreundliche Materialkombinationen entwickelt werden. Die Übertragbarkeit auf entsprechende Produktionsverfahren soll experimentell gezeigt werden um frühzeitig IP in dieser neuen Technologie aufzubauen zu können.
Das Projekt "Entwicklung von spektral optimierten, hocheffizienten und langzeitstabilen Perowskit/Silizium Tandem Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH durchgeführt. Die Photovoltaik hat sich in den letzten Jahren mit der dominierenden Silizium-Technologie sehr erfolgreich entwickelt. Damit Menschen in Zukunft noch mehr Sonnenenergie nutzen können und so den Anteil der erneuerbaren Energien deutlich steigern, gilt es, die Stromgestehungskosten noch weiter zu senken. Ein möglicher Weg zur Kostensenkung ist, den Wirkungsgrad zu steigern, also beispielsweise mit Solarzellen möglichst viel elektrische Energie durch einfallendes Sonnenlicht zu erzeugen. Das Potential der reinen Silizium-Photovoltaik, den Wirkungsgrad noch weiter zu steigern, ist aber bereits weitgehend ausgeschöpft. Stapelt man in einem Bauelement aber Silizium-Solarzellen mit anderen Solarzellen zu sogenannten Tandems kann der Wirkungsgrad weiter gesteigert und auch die Kosten gesenkt werden. In solchen Tandemsolarzellen wandelt eine obere Solarzelle mit einer höheren Bandlücke Photonen mit hoher Energie (UV und blaues Licht) effizient in Elektrizität um, während eine untere Solarzelle mit einer niedrigeren Bandlücke niederenergetisches Sonnenlicht (rot bis infrarot) nutzt. Somit werden Photonen über ein breites Spektrum absorbiert und gleichzeitig wird der Energieverlust minimiert. Diesen Energieverlust zu minieren ist das Kernziel der neuen Nachwuchsgruppe am Helmholtz-Zentrum Berlin: es sollen hocheffiziente Tandemzellen, bestehend aus Perowskit- und Siliziumsolarzellen, realisiert werden. Dazu untersuchen die Forscher/innen die grundlegenden Zusammenhänge zwischen dem Einsatz neuer Materialien, experimenteller Analytik und bauteilrelevanter Simulationen. Die organisch-anorganische Halbleitermaterialien der Metall-Halid Perowskite hatten ihren Wirkungsgrund in nur acht Jahren von niedrigen 3,8 Prozent auf erstaunliche 22,1 Prozent in 2016 steigern können und gelten daher als neuer Popstar in der Photovoltaik. Dabei sind die Effizienzen der Perowskit Solarzellen nunmehr auf dem Niveau anderer Dünnschichttechnologien. Perowskite bieten dabei sogar den Vorteil der Prozessierung aus der Lösung bei niedrigen Temperaturen und könnten dementsprechend in Zukunft relativ kostengünstig hergestellt werden. Durch die Kombination von Perowskit und Silizum in einem Tandem-Bauelement könnten in Zukunft Effizienzen von über 30 Prozent erreicht werden ohne dabei erhebliche Mehrkosten bei der Herstellung zu verursachen. Zur Kommerzialisierung von Perowskit-basierten Materialien in der Photovoltaik müssen die Langzeitstabilität des Halbleiters verbessert und die Bauteiltechnologie optimiert werden. Außerdem könnte der toxische Schwermetallbestandteil des Halbleitermaterials die Umwelt belasten. Die Nachwuchsgruppe untersucht den Einsatz neuer Perowskit-Materialien und will durch gezielte experimentelle Analytik und bauteilrelevanten Simulationen ein Grundlagenverständnis generieren. Mit diesen gewonnenen Ergebnissen soll die Optimierung von hocheffizienten Tandemzellen bestehend aus Perowskit- und Silizium-Solarzellen, realisiert werden.
Das Projekt "StrukturSolar II - Innovative Strukturierungskonzepte für Solarzellen der nächsten Generation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Anhalt (FH) Hochschule für angewandte Wissenschaften, Standort Köthen, Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen durchgeführt. Der vorliegende Antrag der Hochschule Anhalt (HSA) ist Teil der Anschlussphase des Verbundprojektes StrukturSolar. Die Anwendung innovativer Strukturierungskonzepte in Solarzellen der nächsten Generation soll aufbauend auf den Ergebnissen und der geschaffenen FuE-Infrastruktur der ersten Projektphase weiter erforscht werden. Ziel ist, durch Anwendung innovativer Strukturierungskonzepte verbesserte Wirkungsgrade bei reduziertem technologischen Aufwand zu erreichen. In dem Anschlussprojekt sollen weiterhin die Kompetenzen in der Grundlagenforschung im Fachbereich Naturwissenschaften II der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und anwendungsorientiertes Know-how im Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen der HSA in einem bisher erfolgreich agierendem kooperativen Forschungskolleg weitergeführt werden. Mehrere Promotionsthemen sollen weiterhin jeweils in Teilen an beiden Hochschulen bearbeitet werden, jeweils unter der kooperativen Betreuung eines Professors der MLU und der HSA. Das Gesamtprojekt ist in 7 Hauptarbeitspakete AP1 bis AP7 gegliedert. Charakteristikum des Projektes ist die Beteiligung beider Projektpartner an jedem Hauptarbeitspaket, jedoch mit unterschiedlichen Beiträgen zu den Teilarbeitspaketen. 4 Hauptarbeitspakete koordiniert die HSA, die anderen 3 die MLU. Bei der HSA liegt die Gesamtkoordination.
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| Bund | 11 |
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| Förderprogramm | 11 |
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| open | 11 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 11 |
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| Webseite | 11 |
| Topic | Count |
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| Boden | 3 |
| Lebewesen & Lebensräume | 5 |
| Luft | 11 |
| Mensch & Umwelt | 11 |
| Wasser | 2 |
| Weitere | 11 |