Das Projekt "Strukturelle und optoelektronische Analyse von Cu2Zn(Ge,Si)Se4 als neue Materialien für photovoltaische Anwendungen und Wasserstoffentwicklung aus Wasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Institut für Geographische Wissenschaften durchgeführt. Dünnschichtsolarzellen zählen zu den umweltfreundlichen Energiequellen. Die Einbindung neuer Materialien ist eine Grundvoraussetzung zur nachhaltigen und stetigen Verbesserung dieser Technologie. Projektziel ist die Untersuchung eines photovoltaischen Materials, das einerseits als Absorber in Dünnschichtsolarzellen und andererseits als Photoelektrode für die Wasserstoffentwicklung aus Wasser einsetzbar ist. Die quaternären Halbleiter Cu2ZnGeSe4, Cu2ZnSiSe4 und deren Mischkristalle besitzen auf Grund ihrer physikalischen Eigenschaften ein großes Potential für beide Anwendungen. Cu2Zn(Ge,Si)Se4 Kristalle werden mittels verschiedener Techniken synthetisiert. Die Proben werden durch eine Reihe analytischer Methoden, z. B. Röntgen und Neutronenbeugung, Photolumineszenz, spektroskopische Ellipsometrie sowie (photo)elektrochemischer Messungen bzgl. ihrer strukturellen, optoelektronischen und photochemischen Eigenschaften charakterisiert. Ein Schwerpunkt ist die Bestimmung des komplexen Brechungsindex des Materials. Die gewonnenen Erkenntnisse sind grundlegend für das Verständnis von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen dieser Materialien und Basis für anwendungsbezogene Entwicklungen.
Das Projekt "SolarSens: Herstellung von wellenlängenselektiven DUV-Photoelektroden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Institut für Experimentelle Physik II, Abteilung Halbleiterphysik durchgeführt. Einsatz einer neuartige Dünnfilmabscheidemethode um (Mg,Zn)O Schichten mit lateralem Komositionsgradienten (CCS) per gepulster Laserablation (PLD) darzustellen. Der Clou ist, dass CCS-Dünnfilme mit leicht verschiedenem Mg-Gehalt auf beiden Seiten von 2-Zoll Substraten mit parallel angeordneten Gradienten gewachsen werden. Dies erlaubt die Fabrikation von UV-Photodetektoren mit integriertem optischen Filter, wodurch diese nur in einem schmalen spektralen Bereich sensitiv sind. Aufgrund des CCS ändert sich dieser Bereich systematisch entlang des Kompositionsgradienten und ermöglicht die spektral aufgelöste Detektion von UV-Licht ohne dispergierendes Element. Ziele: (1) Optimierung der Züchtung (2) Bestimmung wichtiger Diodenparameter als Funktion des Mg-Gehaltes (3) Optimierung der Geometrie der Detektorarrays (4) Fabrikation von Prototyp-Bauelementen (5) Demonstratoren für erste epidemiologische Versuche 5 Arbeitspakete (AP) AP1 MgZnO Dünnfilme werden von Partner UL mit lateralem Kompositionsgradienten auf beide Seiten von 2' Saphirwafern gezüchtet. AP2 Die aktive als auch die Filterschicht werden mit Energie-dispersiver Röntgenspektroskopie untersucht, um Rückschluss auf die Mg-Verteilung zu erhalten. Strukturelle Eigenschaften mit Röntgendiffraktometrie kartiert. Rasterkraftmikroskopie und Untersuchungen der Rekombinationseigenschaften schließen die ortsaufgelöste Charakterisierung ab. AP3: Partner UC wird hochwertige Schottkydioden mit Ecplise-PLD herstellen. Es werden die Eigenschaften verschiedener Schottkymetalle auf der Basis von Strom-Spannungs- und Kapazitäts-Spannungsmessungen verglichen. AP4 Die von UC fabrizierten PDs werden mit spektralen Photoresponse Messungen in Abhängigkeit der Temperatur und der externen Spannung charakterisiert um Rückschluss auf Gain-Mechanismen zu erhalten AP5 Es werden wellenlängen-selektive PD-Arrays charakterisiert und in Prototypbauelemente integriert um damit epidemiologische Testmessungen durchzuführen.