Das Projekt "Teilvorhaben: Untersuchungen zur Quantenausbeute von 'black silicon' und black zinc oxide' Solarzellen (quantoSolar)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technischen Universität Clausthal, Energie-Forschungszentrum Niedersachsen durchgeführt. Das Herstellungsverfahren für 'black silicon' wurde an der Harvard Universität entwickelt und nutzt die Wechselwirkung von Femtosekundenlaserpulsen mit einer Siliziumoberfläche. Bei der Wechselwirkung von ultrakurzen Lichtpulsen mit der Oberfläche wird sowohl eine Oberflächenstrukturierung induziert, als auch eine Verschiebung der Bandkante in den Infrarotbereich (IR) erreicht. Die Verschiebung der Bandkante hat den Effekt, dass ein größerer Bereich des Sonnenspektrums absorbiert wird und so zur Erzeugung des Photostroms in der Solarzelle genutzt werden kann ('black silicon'). Diese Effekte wurden kürzlich von der Harvard Gruppe um Prof. Eric Mazur entdeckt. Seit Herbst 2008 wird das Verfahren von dem aus der Mazur Gruppe hervorgegangenen spin-Off Unternehmen SiOnyx Inc. zur Herstellung und Vermarktung neuartiger Detektoren auf Siliziumbasis genutzt. Im Rahmen des Projektes soll diese Technologie in enger Kooperation mit Harvard und SiOnyx zur Herstellung einer neuen Generation von Solarzellen eingesetzt werden. Für das Teilprojekt quantoSolar ergibt sich folgende Arbeitsplanung: 1.) Charakterisierung neuartiger, auf black silicon basierender Solarzellen am Solarmessplatz, 2.) Charakterisierung neuartiger, auf black zinc oxide basierender Solarzellen am Solarmessplatz und 3.) Untersuchung des Einflusses von thermischen Annealing und entsprechende Optimierung der Ausheizparameter.
Das Projekt "Teilvorhaben: Femtosekundenlaser Prozessierung zur Herstellung neuartiger 'black silicon' Solarzellen (ZincSolar)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachbereich 1 Physik und Elektrotechnik durchgeführt. Laserstrukturiertes Schwarzes Silizium mit einem Schwefelemitter wird als neues Ausgangsmaterial für Solarzellen untersucht. Es hat eine besonders hohe Absorption bis weit in den nahen Infrarotbereich hinein. Der theoretisch mögliche Wirkungsgrad auf Basis von Schwarzem Silizium ist somit viel höher als bei herkömmlichen Solarzellen. Zusätzlich wird eine Übertragung der Technik auf andere Ausgangsmaterialien wie Zinkoxid untersucht. Das Projekt wurde mit einem Rekordwirkungsgrad von 4,5% auf laserstrukturiertem Silizium mit Schwefelemitter abgeschlossen.
Das Projekt "Black Silicon' Oberflächenstruktur und 'Defect Engineering' für Hocheffizienz-Solarzellen und Module" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SolarWorld Innovations GmbH durchgeführt. In den letzten Jahren sind die Stromgestehungskosten aus Photovoltaik-Anlagen stark gesunken. Um in naher Zukunft auch ohne staatliche Förderung konkurrenzfähig zu konventioneller Stromerzeugung zu werden, muss PV-Strom noch günstiger werden. Einen erheblichen Anteil der Systemkosten stellen mittlerweile die Installationskosten pro Modul dar. Durch höhere Modulleistungen kann bei identischem Installationsaufwand mehr elektrische Leistung erzeugt werden. Begrenzt wird die Modulleistung durch verschiedene Verlustmechanismen. Zwei der wesentlichsten sind: - Reflektionsverluste von der Vorderseite der Solarzelle, und - Sogenannte Rekombinationsverluste, durch die optisch erzeugte Elektronen bereits in der Solarzelle verloren gehen, bevor sie die Kontakte erreichen. Dieses Projekt hat zwei Hauptziele: - Stark verminderte Reflektionsverluste durch Verwendung einer speziellen Oberflächenstrukturierung (sogenanntes 'Black Silicon'), und - Reduzierung der Rekombinationsverluste durch gezielte Beeinflussung von Defekten, die für diese Verluste verantwortlich sind ('Defect Engineering'). Das Potential der Schlüsselideen des Projekts wurde bereits im Labormaßstab demonstriert. Die Herausforderung besteht nun darin, diese Ideen so weiterzuentwickeln, dass sie im industriellen Maßstab in der Zell- und Modulfertigung eingesetzt werden können. Lieferobjekte des Vorhabens sind: (i) Prototyp eines Industrie-Standard Moduls aus Zellen mit 'Black-Silicon' (b-Si) Textur. (ii) Signifikante Verbesserung des Wirkungsgrads von Zellen aus Wafern, die aus dem Randbereich eines multikristallinen bzw. Quasi-Mono Silizium Blocks stammen. Dies soll erreicht werden durch Reduzierung der wirkungsgradlimitierenden 'Red Zone', die aus Eindiffusion von Metallen herrührt. (iii) Demonstration einer modifizierten Sequenz eines industriellen Zellprozesses mit dem Ziel, den Effekt der 'Licht-induzierten Degradation' (LID) zu vermeiden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Femtosekundenlaser Prozessierung zur Herstellung neuartiger 'black silicon' Solarzellen (femtoSolar)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut, Projektgruppe für Faseroptische Sensorsysteme durchgeführt. Laserstrukturiertes Schwarzes Silizium mit einem Schwefelemitter wird als neues Ausgangsmaterial für Solarzellen untersucht. Es hat eine besonders hohe Absorption bis weit in den nahen Infrarotbereich hinein. Der theoretisch mögliche Wirkungsgrad auf Basis von Schwarzem Silizium ist somit viel höher als bei herkömmlichen Solarzellen. Zusätzlich wird eine Übertragung der Technik auf andere Ausgangsmaterialien wie Zinkoxid untersucht. Das Projekt wurde mit einem Rekordwirkungsgrad von 4,5% auf laserstrukturiertem Silizium mit Schwefelemitter abgeschlossen.