Das Projekt "Teilvorhaben: Großflächige Cd-freie Pufferschichten mittels CBD-Prozess" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bosch Solar CISTech GmbH durchgeführt. Im Verbundprojekt IROKESE wird mit der Erforschung Cd-freier Pufferschichten eine Schlüsseltechnologie effizienter und wettbewerbsfähiger CIGS-Module adressiert. Dabei steht die Steigerung des Wirkungsgrads mit reduzierten Fertigungskosten im Mittelpunkt. Es soll ein skalierbarer, industrietauglicher und inlinefähiger Prozess erforscht und dieser für unterschiedliche CIGS Absorber aus der sequenziellen Route qualifiziert werden. Innerhalb des Teilvorhabens liegt der Fokus auf der Realisierung einer Cd-freien CBD-Technologie sowie der Evaluierung verschiedener Puffertechnologien auf Absorbern der eigenen Produktion. Zum Erreichen des ersten Zieles wird eine CBD-Versuchsanlage so umgebaut, dass sie zur Abscheidung von Zn(O,S)-Puffern geeignet ist. An der Anlage werden dann Versuche zur Abscheidung der Puffer auf eigenen Absorbern sowie Absorbern der Projektpartner durchgeführt. Die mit diesen Puffern hergestellten Module werden hinsichtlich ihrer Eigenschaften charakterisiert um den Abscheidungsprozess eingehender zu evaluieren und Schlüsselparameter (Wirkweise Additiv, Einfluss Bewegung der Lösung & Konzentration) zu identifizieren. Für das Erreichen des zweiten Zieles werden Absorber der eigenen Produktion den Projektpartnern zur Erforschung verschiedener alternativer Puffertechnologien zur Verfügung gestellt. Mit der geeignetsten Technologie soll ein Demonstrator entwickelt werden, an dessen Bau und Inbetriebnahme sich Bosch Solar CISTech mit eigenem know how beteiligen wird.
Das Projekt "Teilvorhaben: Qualifikation und Zertifizierung von CIGS- Modulen mit Cd- freien Pufferschichten auf Basis von thermischer Verdampfung und chemischer Badabscheidung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Robert Bosch GmbH durchgeführt. Im Verbundprojekt IROKESE wird mit Cd-freien Pufferschichten eine Schlüssel-Technologie für wettbewerbsfähige CIGS- Module adressiert. Dabei steht die Steigerung des Wirkungsgrads mit reduzierten Fertigungskosten im Mittelpunkt. Es soll ein skalierbarer, industrietauglicher und inlinefähiger Prozess erforscht und dieser für unterschiedliche CIGS Absorber aus der sequenziellen Route qualifiziert werden. Das Konsortium besteht aus einem Hersteller von Photovoltaikmodulen, einem etablierten Anlagenproduzenten und renommierten Experten für die CIGS Photovoltaik. Im diesem Teilvorhaben wird das Verdampfen von In2S3 vorangetrieben. Insbesondere wird der Einfluss einer in-situ Abscheidung des Puffers direkt nach Absorberformung erforscht. Weiterhin stellt der Transfer der Ergebnisse vom HZB auf das System bei RB den ersten Skalierungsschritt dar. Das Vorhaben konzentriert sich weiterhin auf den CBD- Zn(O,S)-Prozess, für den Schlüsselparameter (Wirkweise Additiv, Einfluss Bewegung der Lösung & Konzentrationen) identifiziert werden. Untersuchungen auf 30 x 30 cm2 bei RB und HZB, sowie parallel auf Modulgröße bei CIS Tech, erlauben eine schnelle Verwertung der Ergebnisse. Insbesondere ist bei dem Entscheidungspunkt zur Projektmitte darauf zu achten, dass die Definition und Gewichtung der Bewertungskriterien sowie die Entscheidung für alle Partner transparent ist und dass danach alle Ressourcen gebündelt die Skalierung der Zieltechnologie vorantreiben.
Das Projekt "Teilvorhaben: Deposition und Analyse verschiedener ROHS-konformer Puffer-Schichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, Bereich E, PVcomB durchgeführt. Das Konsortium hat sich das Ziel gesetzt, einen skalierbaren, industrietauglichen, inlinefähigen Prozess für eine Cd-freie Pufferschicht zu entwickeln und diese für unterschiedliche Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGSSe) Absorber zu qualifizieren. Die Absorber umfassen reines Cu(In,Ga)Se2 (CIGSe) aus einem schnellen Atmosphärenprozess bis hin zum Cu(In,Ga)(S,Se)2 aus einem Batch Prozess. Durch konsequente Optimierung der Zusammensetzung und des Verfahrens soll dieser Vorteil von Cd-freien Pufferschichten in einen für die gesamte Wertschöpfungskette relevanten Wirkungsgradanstieg von bis zu 1 Prozent absolut umgesetzt werden. In dem Teilvorhaben 'Deposition und Analyse verschiedener ROHS-konforme Puffer-Schichten' werden am HZB bekannte und neue Materialien und Depositionsverfahren auf Pilotanlagengröße (bis 30x30 cm) evaluiert, um eine Zieltechnologie zu ermitteln, die auf kommerzielle Modulgröße aufskaliert wird. In diesem Teilvorhaben sollen die unterschiedlichen Puffertechnologien auf Pilotgröße getestet und optimiert werden. Dabei wird ein Schwerpunkt auf die innovativen Pufferschichten aus Zn(O,S) gelegt, da diese eine verbesserte Stromsammlung im blauen Spektralbereich ermöglichen, was zu einem Stromgewinn in der Solarzelle von bis zu 2mA/cm2 führt. Außerdem soll ein neuer Prozess entwickelt werden, der die intrinsische etwa 50nm dicke ZnO- Schicht durch eine erweiterte Zn(O,S) Pufferschicht ersetzt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Elektronenstrukturrechnungen zum Einfluss von Puffermaterialien auf die Eigenschaften des Cu(ln,Ga)(S,Se)2 Absorbers" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Material- und Geowissenschaften, Fachgebiet Materialmodellierung durchgeführt. Eine Schlüsselrolle bei der Steigerung des Wirkungsgrades von CIGS-Zellen spielt der pn-Übergang zwischen CIGS und Puffermaterial. Durch quantenmechanische Rechnungen auf Grundlage der Dichtefunktionaltheorie soll dazu beigetragen werden, dass der Einfluss der Absorber-Puffer-Grenzfläche auf den solaren Wirkungsgrad aufgeklärt und Maßnahmen zur Erhöhung des Wirkungsgrades erarbeitet werden. Durch die theoretischen Untersuchungen der Grenzfläche zwischen Absorber und Puffermaterial sollen Grenzflächenstruktur, Defekteigenschaften und elektronische Eigenschaften und Interdiffusionsmechanismen aufgeklärt werden. Hierzu wird die Beschaffenheit verschiedener Absorber/Puffer (In2S3 und Zn(O,S)) Grenzflächen untersucht. Die Rechnungen liefern gleichzeitig Information über die elektronische Struktur der Grenzfläche, d. h. Bandanpassung und Lage des Ferminiveaus, über den Einfluss von Diffusionsvorgängen und grenzflächeninduzierten Dehnungen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Koverdampfung von hocheffizienten Cu(In,Ga)Se2 Dünnschichtsolarzellen mit erhöhten Depositionsraten und alternativen Zn(O,S) Pufferschichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Solibro Hi-Tech GmbH durchgeführt. Der Absorber wird im Firmenverbund der Solibro durch das Verfahren der Ko-verdampfung hergestellt. Ziel des Vorhabens ist, ein verbessertes Verständnis der Wachstumsbedingungen und Grenzflächenkonditionierung der CIGS-Schicht Eigenschaften zu erreichen. Dieses Verständnis der kritischen Wachstumsparameter und materialspezifischen Limitierungen soll die Erhöhung der Prozessgeschwindigkeit bei gleichbleibender Effizienz ermöglichen und damit eine Steigerung des Produktionsvolumens. Das Ziel ist die CIGS Abscheidungsgeschwindigkeit um bis zu 50 % zu erhöhen. Im Bereich des pn-Übergangs ist das Ziel innerhalb des Projektes, das Prozessfenster für den alternativen Cd freien Puffer Zn(O,S) Abscheidung mittels ALD zu definieren. Schwerpunkte im Bereich der Zn(O,S) Abscheidung liegen dabei einerseits in der Analyse der Grenzflächen sowie andererseits in einer Verbesserung der Wachstumsbedingungen in Bezug auf die Homogenität und Zusammensetzung der Schichten. Ziel ist es, im Vergleich mit der chemischen-Bad-Abscheidung von CdS, eine Steigerung des Wirkungsgrades um bis zu 0,5 % zu erreichen.