Das Projekt "P-I-N Solarzellen mit alternativen hoch-absorbierenden Verbindungshalbleitern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IBM Deutschland GmbH, Technology Center ISC EMEA durchgeführt. Die Projektziele der IBM Deutschland GmbH sind die numerische Simulation neuer Verbindungen im Bereich der p-i-n -relevanten Halbleiter. Dies betrifft sowohl die Simulation neuer hocheffektiver Halbleiter wie auch die rechnerische Näherung von Interface-Phänomenen und Defektstrukturen. Das Projekt wird mit Hilfe der Methoden und Werkzeugen des modernen Projektmanagements geführt. Der Arbeitsplan der IBM Deutschland GmbH umfasst vier Arbeitspakete: A12 Untersuchung der Bandstruktur ausgewählter Materialien, A34 Simulation der elektronischen Struktur der Materialien, A35 Simulation von Defekten, B4 theoretische Untersuchungen zu Grenzflächeneigenschaften Ziel ist es, die erbrachten Ergebnisse des Gesamtprojektes einer industriellen Verwertung zuzuführen. Dies kann durch die Projektpartner selbst erfolgen wie auch durch Partnern der IBM, die an diesem Projekt nicht beteiligt sind.
Das Projekt "P-I-N Solarzellen mit alternativen hoch-absorbierenden Verbindungshalbleitern (PINET); Teil: Herstellung n- und p-leitender, sowie oberflächenmodifizierter TCOs und chemische, morphologische, elektrische und optische Analyse (PINET-TCO)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens ist die Entwicklung von Dünnschichtsolarzellen mit einer p-i-n-Struktur auf der Basis quasi-intrinsischer Verbindungshalbleiter als Absorbermaterial mit p- und n-leitenden Heterokontakten mit großer Bandlücke. Das Teilprojekt am Fh-IST zielt auf die Entwicklung neuer p- und n- leitender Metalloxide für die Anwendung in p-i-n Zellen ab. Untersucht werden p-leitfähige TCOs basierende auf der Materialklasse der Delafossite wie CuAlO2, CuCrO2 sowie Mischoxide und dotierte Materialien wie CuCr1-xAlxO2:Mg. Zum anderen liegt der Fokus auf der Entwicklung von n-TCO wie ZnO:(Al, Ga), und TiO2:Nb mit optimalen elektronischen Eigenschaften. Zunächst wird das Anforderungsprofil der p-i-n-Solarzellen an die p- und n-Heterokontakte erarbeitet und im Hinblick auf die wissenschaftliche Literatur bewertet. Für die Entwicklung der p-TCO-Schichtsysteme kommen PVD- und Sol-Gel-Prozesse zum Einsatz. Die Sol-Gel-Beschichtung hat hier den Vorteil, dass die chemische Zusammensetzung gegenüber Sputterprozessen sehr viel leichter variiert werden kann. Die Herstellung von Sol-Gel-Proben erfolgt im Unterauftrag am Fh-ISC. Im Bereich der n-TCO-Entwicklung steht das Sputtern mittels Magnetron- und Hohlkatoden-Gasfluss-Sputterprozessen im Fokus. Für die Charakterisierung kommen breit gefächerte Untersuchungen zum Einsatz. Die elektrischen Eigenschaften der Schichten werden mit der Methode der Vier-Koeffizienten bestimmt. Die optischen Eigenschaften werden durch die Modellierung der ellipsometrischen und photometrischen Spektren ermittelt. Untersuchungen zur Struktur und Morphologie sowie zur chemischen Zusammensetzung erfolgen mittels XRD, AFM, EPMA und SIMS. Das Projekt erarbeitet die Basis für eine neue Generation effizienter Dünnschichtsolarzellen. Die grundlagennahen Arbeiten werden eine Reihe von Entwicklungen initiieren, die die industrielle Umsetzung der Methoden in die Photovoltaik und den Transfer in umgrenzende Bereiche wie Optoelektronik und Sensorik betreffen.
Das Projekt "P-I-N Solarzellen mit alternativen hochabsorbierenden Verbindungshalbleitern - PINET / Charakterisierung von Einzelschichten, Schichtsequenzen und kompletten Heterodioden mit hochauflösenden optischen und spektroskopischen Methoden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Oldenburg, Institut für Physik, Arbeitsgruppe GRECO Halbleiterphysik,Strahlungswandlung durchgeführt. Für das Gesamtvorhaben der 'pin-Dioden mit alternativen hochabsorbierenden Verbindungshalbleitern' werden die relevanten Kenngrössen für Strahlungswandlung, beispielsweise der jeweilige Anregungszustand, die spektrale Absorption und die Rekombinationsverluste von individuellen Absorbern und diese in Kombination mit Front- und Rückseiten-Kontakten (Injektionsschichten) quantitativ erfasst. Die verwendeten Methoden, wie spektraleTransmission/Reflexion/Absorption, Photothermische Ablenkungsspektroskopie, quantitative und mikroskopische Lumineszenz gestatten den experimentellen Zugriff auf Defektzustände geringer Konzentrationen im Volumen von Absorbern, ermöglichen die Detektion von Defektzuständen an Grenz- und Oberflächen, die jede für sich Rekombinationsverluste verursachen, und erlauben die Bestimmung der Aufspaltung der quasi-Ferminiveaus, als Mass für die Güte des photogenerierten Anregungszustandes und damit auch die quantitative Angabe der intrinsischen Limits des Wirkungsgrades für die Wandlung solarer Strahlung, ohne dass das finale Bauelement technologisch schon gefertigt sein muss. Die Analysen der internen Kenngrössen von Absorbern und Kontaktschichten dienen nicht nur zur definitiven Identifikation von Effekten und Prozessen, die den Wirkungsgrad einschränken, und erlauben die wesentlich gezieltere Optimierung von Einzelkomponenten und damit des Gesamtsystems, sondern sie verkürzen substantiell die Zyklen der Optimierung durch die direkte Rückkopplung aus den experimentellen Daten, bevor das finale Bauelement vorliegt. Zudem gestatten sie neuartigen Einblick in interne fundamentale Prozesse, deren Kenntnis zur numerischen Reproduktion der Funktion des Bauelementes unabdingbar sind.
Das Projekt "P-I-N Solarzellen mit alternativen hoch-absorbierenden Verbindungshalbleitern (PINET)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH durchgeführt. Gegenstand des vorliegenden Forschungsantrages ist die Erschließung alternativer hoch-absorbierender Verbindungshalbleiter für Dünnschichtsolarzellen. Als Bauelementstruktur wird eine p-i-n-Struktur mit einem quasi-intrinsischen Absorber und mit p- und n-leitenden Heterokontakten großer Bandlücke anvisiert, da derartige Bauelemente aufgrund grundlegender physikalischer Überlegungen prinzipielle Vorteile für die Energiewandlung aufweisen sollten. In diesem Teilprojekt sollen als Kesterit -ähnliche Verbindungshalbleiter als alternatives Solarzellenabsorbermaterial hergestellt und in neuartige pin-Solarzellenstrukturen integriert werden. Am HZB stehen dafür sowohl PVD-Verdampfungsanlagen für die Absorberherstellung wie auch eine Dünnschichtsolarzellen-Baseline zur Solarzellenfertigung zur Verfügung. Zur notwendigen Charakterisierung der Absorbermaterialien und Solarzellen stehen eine Vielzahl von analytischen Methoden zur Verfügung. Im Verbundprojekt soll außerdem eine verteilte Solarzellenherstellung bei verschiedenen Partnern, spezialisierte Charakterisierungsmethoden bei verschiedenen Partnern und begleitende theoretische Bandstrukturrechnungen stattfinden.
Das Projekt "P-I-N Solarzellen mit alternativen hochabsorbierenden Verbindungshalbleitern : Material-, Grenzflächen- und Bauteiloptimierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Material- und Geowissenschaften, Bereich Materialwissenschaft, Fachgebiet Oberflächenforschung durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Etablierung eines Netzwerks zur Entwicklung von Dünnschichtsolarzellen mit neuen hochabsorbierenden Verbindungshalbleitern. Es soll einerseits die Materialbasis für kosteneffiziente Dünnschichtsolarzellen erweitert werden sowie andererseits neue Bauelementstrukturen und dafür notwendige Grenzflächenmodifizierungen erforscht werden. Das Fachgebiet Oberflächenforschung der TU Darmstadt ist Koordinator des Verbundprojekts und trägt einerseits durch die Herstellung von neuen Absorbermaterialien, der Herstellung und Modifizierung von Elektrodenmaterialien, der Herstellung und Analyse von Solarzellen sowie mit der spektroskopischen Analyse von Grenzflächen zum Projekt bei. Die Ergebnisse des Projekts werden in wissenschaftlichen Publikationen und Patenten veröffentlicht sowie in einem abschließenden Workshop mit Industrivertretern dem interessierten Fachpublikum bekannt gemacht. Nach einer erfolgreichen Demonstration der Konzepte sollen für aussichtsreiche Materialien und Prozesse weitergehende Entwicklungen bis hin zur Produktreife folgen.