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Entwicklung/Umsetzung wissenschaftlicher und technischer Grundlagen für die Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen auf der Basis des a-Si:H/myc-Si:H mit der 'Hot-Wire'-Depositionstechnik II

Das Projekt "Entwicklung/Umsetzung wissenschaftlicher und technischer Grundlagen für die Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen auf der Basis des a-Si:H/myc-Si:H mit der 'Hot-Wire'-Depositionstechnik II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Fachbereich Physik durchgeführt. Mit umfangreichen Untersuchungen an überwiegend mikrokristallinen (my-Si) Siliziumschichten (dotierten und intrinsischen) wurden die Voraussetzungen geschaffen, myc-Si-Einzelsolarzellen sowie a-Si/myc-Si-Tandem- und Triplesolarzellenstrukturen ausschließlich mit der thermo-katalytischen oder sog. 'hot wire' (HW) CVD herzustellen. Die verschiedenen Solarzellen wurden sowohl in der Substrat (nip) - als auch in der Superstrat (pin) - Abscheidungssequenz präpariert. Das primäre Ziel des Vorhabens, einen hohen stabilisierten Wirkungsgrad von eta stabil (Einzelzelle) größer als 7 Prozent bzw. eta stabil (Tandemzelle) größer als 9 Prozent für Solarzellen zu erhalten, die mit der HWCVD auf kleinen Flächen hergestellt wurden, wurde für Einzelzelle mit eta stabil (myc-Si-nip) = 7,6 Prozent übertroffen und für Tandemzelle mit eta stabil (a-Si/myc-Si-nipnip) = 7,9 Prozent nicht ganz erreicht. Die Gründe für den geringen Zuwachs in der Tandemsolarzellenstruktur werden eingehend diskutiert. Im Rahmen der Untersuchungen zur Herstellungsreproduzierbarkeit von Si-Dünnschichtsolarzellen mit der HWCVD ist eine umfassende Studie zur Ta-Katalysatoralterung und -regenerierung durchgeführt worden.

Demonstration effizienter polymerer Tandemsolarzellen

Das Projekt "Demonstration effizienter polymerer Tandemsolarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Das ZSW ist im Arbeitspaket (AP) 5 involviert und wird hocheffiziente Labor-Tandemzellen aus den von den Partnern neu synthetisierten Molekülen bauen, detailliert analysieren, optimieren und ggf. in Druckprozessen demonstrieren. Die Rekombinationsschichten werden auf der Basis von kathodenzerstäubten ZnO-Schichten, dünnen ZnO-Schichten, die mit atomarer Schichtdeposition (ALD) oder aus Nanopartikeln hergestellt werden, oder aus nanopartikulären TiOx-Schichten hergestellt. Neue Donatoren und Akzeptoren werden zunächst in Einzelzellen optimiert und schließlich in kompletten Mehrschicht-Tandemzellen erprobt, um auf kleiner Laborfläche hocheffiziente Rekordwirkungsgrade zu demonstrieren. Die gewonnenen Ergebnisse werden von den Projektpartner für die Evaluierung einer industriellen Umsetzung und Anwendung der entwickelten Schichtsysteme genutzt.

Effiziente organische Tandemsolarzellen unter Verwendung dotierter elektronischer Transportschichten

Das Projekt "Effiziente organische Tandemsolarzellen unter Verwendung dotierter elektronischer Transportschichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Lichttechnisches Institut durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung hocheffizienter organischer Tandemsolarzellen. Hierzu sollen insbesondere verlustarme Rekombinationszonen zwischen den direkt miteinander verschalteten Einzelzellen untersucht werden. Im Hinblick auf eine spätere Produktion werden Prozesse zur reinen Flüssigphasen-Applikation der Solarzellen entwickelt. Alle Experimente werden von Simulationen begleitet. Dazu wird eine spezielle Simulationssoftware entwickelt. Zur Herstellung hocheffizienter Tandemsolarzellen werden sowohl die Vakuumprozessierung als auch die Flüssigphasen-Applikation in Betracht gezogen. Ein zu entwickelnder Quanteneffizienz-Meßplatz und ein Seebeck-Meßplatz dienen der Evaluierung der Tandemzellen bzw. der Transportschichten. Das ständige Wechselspiel zwischen Simulation und Experiment ist wesentlicher Bestandteil des Vorhabens. Auf Basis dieses Wechselspiels sollen fundierte Erkenntnisse über die Vorgänge in Tandemsolarzellen entwickelt werden. Es ist davon auszugehen, dass die Realisierung von hocheffizienten Tandemsolarzellen zu einem deutlichen Technologievorsprung führen wird und ein entscheidender Zwischenschritt zur Etablierung der organischen Solarzellen am PV-Markt ist.

Entwicklung von hocheffizienten und wirtschaftlichen Systemen fuer die photovoltaische Nutzung der Sonnenenergie

Das Projekt "Entwicklung von hocheffizienten und wirtschaftlichen Systemen fuer die photovoltaische Nutzung der Sonnenenergie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Physikalische Elektronik durchgeführt. Durch Anwendung von Duennschichttechnologien sollen besonders wirtschaftliche und effiziente photovoltaische Systeme entwickelt werden. Die Arbeiten sollen umfassen: Weiterentwicklung von Cu2S-CdS-Solarzellen, Entwicklung von Zellen mit anderen Materialien (z.B. CuInSe2, CuGaSe2, ZnTe), Herstellung von a-Si-Solarzellen mit plasmachemischen Verfahren und die Kombination verschiedener Solarzellentypen zu Flachtandemsystemen durch optisches Hintereinanderschalten mehrerer Solarzellen mit verschiedenem Bandabstand.

Entwicklung effizienter organischer Solarzellen auf Basis aufgedampfter Oligomere mit optimierter Nanomorphologie

Das Projekt "Entwicklung effizienter organischer Solarzellen auf Basis aufgedampfter Oligomere mit optimierter Nanomorphologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Angewandte Photophysik durchgeführt. Das Teilziel der Arbeitsgruppe am IAPP besteht aus zwei Punkten: Erstens sollen die von der Heliatek neu entwickelten Materialien hinsichtlich ihrer Morphologie in Einzel- und Mischschichten (insbesondere mit C60) in Abhängikeit der Herstellungsbedingungen untersucht werden. Damit soll herausgefunden werden, ob die neuen Materialien die gewünschte Selbstorganisation auf der Nanometerskala aufweisen, die für eine hohe Ladungsträgerbeweglichkeit in der Absorber-Schicht notwendig ist. Zum Zweiten sollen aus den optimierten Materialien, die von der Heliatek geliefert werden, Solarzellen hergestellt, charakterisiert und optimiert werden. Dabei liegen besonders die Auswirkungen von Variationen in den Herstellungsbedingungen auf die Solarzellen-Eigenschaften im Fokus der Untersuchungen, um letztendlich optimierte Einzel-Solarzellen für die Verwendung in Tandemsolarzellen herstellen zu können.

Teilprojekt: Photophysikalische und morphologische Materialcharakterisierung und Testsolarzellen

Das Projekt "Teilprojekt: Photophysikalische und morphologische Materialcharakterisierung und Testsolarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Ilmenau, Institut für Mikro- und Nanotechnologien, Fachgebiet Experimentalphysik I durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens ist es, gedruckte flexible Solarzellen und Tandemsolarzellen mithilfe neuer Materialien und Schichtstrukturen zu entwickeln und zu optimieren. Ziel dieses Untervorhabens ist es, die neuartigen Materialien optisch, strukturell und morphologisch zu charakterisieren um die Solarzellen in ihrer Energieumwandlungseffizienz zu optimieren. Die neuen Materialien werden in dünnen Filmen und eigens präparierten Solarzellen untersucht. Hierbei kommen die spektroskopische Ellipsometrie (SE), Photolumineszenzspektroskopie (PL), streifender Einfall Röntgenbeugung (XRD), Tapping-Mode Rasterkraftmikroskopie für Filme (AFM), Strom-Spannungs Messungen (IV) als auch spektrale Photostrommessungen (EQE) für die Solarzellen zum Einsatz. Die Arbeiten werden je nach Verfügbarkeit der Materialien und dem benötigten Infomationsbedarf der Partner (insb. in enger Abstimmung mit Merck) durchgeführt. Die wissenschaftlichen Ergebnisse werden in Absprache mit den Partnern von der TU Ilmenau auf Konferenzen präsentiert und in einschlägigen wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht. Technische Erfindungen werden mit den jeweils beteiligten Projektpartnern zum Patent angemeldet.

Sunflower - SUstainable Novel FLexible Organic Watts Efficiently Reliable

Das Projekt "Sunflower - SUstainable Novel FLexible Organic Watts Efficiently Reliable" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique Developpement durchgeführt. Organic photovoltaics (OPV) represent the newest generation of technologies in solar power generation, offering the benefits of flexibility, low weight and low cost enabling the development of new consumer nomadic applications and the long term perspective of easy deployment in Building Integrated Photo Voltaics (BIPV) and energy production farms. This is a key opportunity for the EU to further establish its innovation base in alternative energies. The current challenges reside in the combination to increase efficiencies to 8-10Prozent (module level), increase expected lifetime up to 20 years and decrease production costs to 0.7 Eur/Wp, while taking into account the environmental impact and footprint. The key project objectives are to achieve: - Printed OPV with high efficiency architectures such as tandem cells and dedicated light management structures - High performance photo active and passive (barrier) materials including process controlled morphology - Solutions for cost effective flexible substrates, diffusion barriers and conductors - Deep understanding of the device physics, elucidation of degradation mechanisms and estimate environmental impact of the main materials and processes. The project consortium combines industrial, institutional and academic support to make a significant impact at European and International level, especially on materials and processes while demonstrating their market-relevant implementations. The industrial project partners are well assembled along the supply chain of future OPV-based products, which is an important prerequisite for the creation of significant socio-economic impact of this proposal.

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