Das Projekt "Substratherstellung, Zell-Modellierung und Material-Charakterisierung für die Optimierung des Light-Managements in Dünnschicht-Solarzellen durch Plasmoneneffekte in Nanostrukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schott AG durchgeführt. Gesamtziel des Verbundprojekts SunPlas ist die Optimierung des Light-Managements in Dünnschicht-Solarzellen durch die Ausnutzung von Plasmoneneffekten in Nanostrukturen. Ziel des Teilvorhabens ist die Verwirklichung der Verbundziele durch a) Design, Nano-Strukturierung und Beschichtung von Substraten b) Modellentwicklung und optische Simulation c) Materialcharakterisierung Zur Erreichung des Projektziels werden zunächst Modellstrukturen zur grundsätzlichen Untersuchung plasmonischer Effekte entwickelt und hergestellt. Die daran gewonnenen Erkenntnisse werden zur Effizienzsteigerung von Solarzellen mittels plasmonischer Effekte in Demonstratoren umgesetzt. Die Bearbeitung der beiden Themen 'Modellstrukturen' und 'Solarzellen-Demonstrator' gliedert sich jeweils in die Arbeitspakete 1) Design und Modellierung, 2) Strukturierung und Beschichtung und 3) Messung und Charakterisierung. Die SCHOTT AG wird sich im Rahmen ihres Teilvorhabens auf Design und Modellierung von Solarzellen, auf die Sol-Gel Nanostrukturierung, die Beschichtung durch Sputtern sowie die Material- und Strukturanalyse fokussieren. Zudem fungiert die SCHOTT AG als Projektkoordinator und wird das Projekt mit Hilfe von Methoden und Werkzeugen des modernen Projektmanagements führen. Neben der für dieses Grundlagenthema angemessene Verwertung der Forschungsergebnisse in Publikationen und Tagungsbeiträgen, sollen in diesem Projekt auch produktnahe Demonstratoren geschaffen werden, welche die Umsetzbarkeit der entwickelten Konzepte zur Nutzung plasmonischer Effekte belegen. Zudem wird bei den Partnern durch die eigene Forschungsarbeit und den interdisziplinären Kontakt mit den Partnern die eigene Know-how Basis nachhaltig verbreitert. Somit wird in der Langfrist-Perspektive die Basis für eine konkrete Umsetzung der Forschungsergebnisse in Produkte und Anwendungen gelegt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Modellierung und Implementierung von Plasmoneneffekten in Silizium-Dünnschicht-Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-5: Photovoltaik durchgeführt. Das Ziel des Verbundprojektes ist die Optimierung des Light-Managements in Dünnschicht-Solarzellen durch Plasmoneneffekte in Nanostrukturen. Das Teilvorhaben Modellierung und Implementierung von Plasmoneneffekten in Silizium-Dünnschicht-Solarzellen trägt mit folgenden Arbeiten zu diesem Ziel, insbesondere für Anwendungen in Silizium-Dünnschichtsolarzellen bei:(a) die Simulation von Modellstrukturen mit plasmonischen Effekten und die Erweiterung der Simulationen auf realitätsnahe Systeme, u. a. metallische Nanopartikel auf Metallflächen, um die Effekte von Rauhigkeit zum Beispiel an Rückkontakten in Solarzellen zu simulieren, sowie Nanopartikel eingebettet in Dielektrika mit einem definierten Abstand von einer Metallfläche zur Untersuchung der Absorptionsverstärkung durch Feldverstärkung durch Metall-Nanopartikel. (b) die Herstellung von Teststrukturen zur Charakterisierung von Plasmoneneffekten in Nanostrukturen. Durch Charakterisierung der Morphologie und optischen Antwort der Nanostrukturen u.a. mit Nahfeldmikroskopie werden Erkenntnisse zum Wirkungsweise der plasmonischen Strukturen in Realsystemen gewonnen (c) durch die Entwicklung eines Modells zur optischen und elektrischen Simulation von Solarzellen mit plasmonischen Effekten werden die Voraussetzungen für die Optimierung des Gesamtsystems geschaffen(d) Nanostrukturen mit plasmonischen Effekten werden in Silizium-Dünnschichtsolarzellen integriert. Eine intensive Charakterisierung und Bewertung der Gewinne/Verluste wird zur Entwicklung einer Optimierungsstrategie beitragen Das Teilvorhaben wird zusammen mit den Verbundpartnern bearbeitet. Ein wichtiger Beitrag des Forschungszentrums Jülich ist die Anwendung von Ergebnissen in Teststrukturen mit a-Si Solarzellen hoher Effizienz um deren Potential zu beurteilen. Die Koordination durch einen Industriepartner und die enge Vernetzung des Forschungszentrums mit führenden Firmen der deutschen Photovoltaikindustrie fördern den Know-how-Transfer in die Industrie.
Das Projekt "Modellierung und Herstellung plasmonischer Modellsysteme und Charakterisierung mit Standard- und adaptierten Rastersondenverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Institut für Experimentalphysik, Lehrstuhl für Nanostrukturforschung und Nanotechnologie durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Zum Erreichen des Gesamtziels 'Optimierung des Light-Management in Dünnschicht-Solarzellen durch Ausnutzung von Plasmoneneffekten in Nanostrukturen' trägt die Universität des Saarlandes mit folgenden Teilzielen bei erlangen einer umfassenden Basis von Kenntnissen der physikalischen Rahmenbedingungen, die beim Erreichen des Gesamtziels zu beachten sind. Zu Verfügung stellen von optimierten Methoden zur technischen Realisation und Charakterisierung von Modellsystemen und Prototypen. 2. Arbeitplanung: Parallele Durchführung theoretischer Modellierung, Erstellen realer Modelstrukturen und deren Charakterisierung durch vorhandene Messmethoden. Eine zeitnahe Auswertung ermöglicht die Verifikation der Modelle und eine fortlaufende Anpassung und Neuentwicklung der Mess- und Modellierungsmethoden. Darauf basierend sollen Prototypen mitentwickelt, Teile von Prototypen hergestellt und charakterisiert werden. 3. Ergebnisverwertung: Neuentwicklungen von Methoden zur Modellierung und Charakterisierung der Modellsysteme und Prototypen sollen durch Know-how-Transfer an die Projektpartner und teils direkt über Patente und Einbringen in Datenbanken verwertet werden. Grundlegende Erkenntnisse werden in Fachjournalen publiziert und auf Konferenzen präsentiert. Bei der Überführung von Prototypen in die laufende Produktion wirkt die Universität des Saarlandes indirekt durch Unterstützung der Projektpartner bei.
Das Projekt "Reguläre lithographische Strukturen zur Ausnutzung von Plasmoneneffekten in Dünnschicht-Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik durchgeführt. Die Ausnutzung von Plasmoneneffekten in lithographisch erzeugten Nanostrukturen zur Optimierung der Lichtausnutzung in Silizium-Dünnschicht-Solarzellen und damit zur Effizienzsteigerung der Solarzellen ist Ziel des beantragten Forschungsprojekts. Zur Modellierung und Optimierung der Optik von solarzellentypischen Teilsystemen bis hin zu gesamten Solarzellenstacks mit Nanostrukturen werden entsprechende Simulationstools entwickelt. Die Strukturparameter von sowohl periodischen Nanostrukturen als auch Strukturen mit komplexer Topologie werden hinsichtlich der Effizienzsteigerung von Solarzellen optimiert. Die gezielte Umsetzung solcher Nanostrukturen erfolgt durch lithographische Verfahren, wie z.B. Elektronenstrahllithographie. Hierzu werden entsprechende technologische Prozessoptimierungen durchgeführt. Zur optischen Charakterisierung der Nanostrukturen und der strukturierten Solarzellenschichtsysteme werden verschiedene Methoden der Streulichtanalyse eingesetzt.