Das Projekt "IHT-Teilvorhaben: Silizium-basierte Dünnschicht-Absorber" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Halbleitertechnik durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes SINOVA ist die Bearbeitung der technologischen Grundlagen zur Realisierung hocheffizienter Dünnschicht-Solarzellen auf Siliziumbasis. Im Fokus stehen dabei die Herstellung und Charakterisierung nanostrukturierter innovativer funktionaler Elemente, die die jeweiligen elektronischen und optischen Aufgaben in einer Si-Solarzelle der zukünftigen Generation optimal erfüllen. Das IHT bearbeitet hierfür das Teilprojekt: 'Silizium-basierte Dünnschicht-Absorber'. Die zentralen Themenschwerpunkte des IHTs sind :1) Herstellung und Optimierung eines photovoltaischen Absorbermaterials bestehend aus Silizium-Quantenpunkten bzw. Silizium-Quantentöpfen, eingebettet in einer geeignet isolierenden Silizium-basierenden Matrix, 2) Untersuchung verschiedener Matrixmaterialien (SiO2, SiOx, SiN, ONO) mit der Zielstellung, die Leitfähigkeit des Absorbers unter Berücksichtigung der erreichbaren Bandlückenenergien zu steigern, 3) Untersuchung und Optimierung eines alternativen, lateralen Solarzellenkonzeptes, bei der der Stromtransport parallel zur Solarzellen-Oberfläche erfolgt, wodurch strombegrenzende Tunnelwiderstände, bedingt durch die erforderlichen Isolationsbarrieren im Quantentopfmaterial umgangen werden können. Die Arbeiten werden begleitet durch entsprechende strukturelle, elektrische und optische Charakterisierungen, die in Kooperation mit Verbundpartnern aus den Bereichen Simulation, Analytik und Technologie durchgeführt. werden. Die Forschungsaktivitäten haben zum Ziel, die Grundlagen für die Herstellung von Si-Solarzellen der zukünftigen Generation zu erarbeiten, die sich durch ein wesentlich höheres Wirkungsgradpotential sowie geringere Produktionskosten auszeichnen sollen.
Das Projekt "Hochauflösende elektronenmikroskopische Analytik an siliciumbasierten Dünnschichtmaterialien für Solarzellen der nächsten Generation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Interdisziplinäres Zentrum für Materialwissenschaften durchgeführt. Im Rahmen dieses Projekts sollen geeignete Verfahren der hochauflösenden analytischen Elektronenmikroskopie auf siliciumbasierte Materialkombinationen angewandt werden, die in Solarzellen der dritten Generation umgesetzt werden sollen. Damit kann auf der Basis der Anwendung von Elektronenmikroskopen der neuesten Generation eine direkte Korrelation zwischen Struktur und den Eigenschaften von neuartigen Solarzellenmaterialien hergestellt werden. Innerhalb unseres Themas geht es um die elektronenmikroskopische Analytik von Silicium-Siliciumoxid-Mehrfachschichtstrukturen mit eingelagerten Silicium-Quantenpunkten für Solarzellen der dritten Generation. Der Fokus liegt auf der hochauflösenden Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS), die als einzige experimentelle Methode eine chemische Analyse im Nanometerbereich ermöglicht. Die Herausforderung des Projekts besteht in der elektronenmikroskopischen Analytik mit höchster lokaler und energetischer Auflösung. Dazu müssen Präparationstechniken weiterentwickelt und neue Messroutinen aufgestellt werden. Die Ergebnisse sind mit geeigneten quantenmechanischen Modellen zu analysieren. Die Elektronenenergieverlustspektroskopie wird benutzt, um neuartige Solarzellenmaterialien von ihrer nanoskopischen Struktur und Chemie zu charakterisieren. Dies umfasst die Diagnose an eingebetteten Si-Nanostrukturen in einer Siliciumoxidmatrix, Untersuchungen von Kontaktmaterialien bestehend aus Nanokristallen und einer SiO2-Matrix und die Charakterisierung von Silicium-Nanodot-Emitter-Heterosolarzellen. Bei den Forschungsarbeiten geht es um Schlüsselfragen zur entscheidenden Verbesserung der Dünnschichtsolarzellen-Technologie, wobei Ansätze für völlig neuartige Dünnschichtsolarzellen aufgezeigt werden sollen. Die Ergebnisse des Projekts werden in der Fachliteratur veröffentlicht und fließen unmittelbar in die Entscheidungsknoten der Partner im Verbundprojekt ein. Langfristig wird mit der Realisierung von neuartigen Solarzellen gerechnet.