Helmholtz Virtuelles Institut "Microstructure control for thin film solar cells"

Photovoltaische Bauelemente, die zur direkten Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität betrieben werden, sind in kurzer Zeit zu einer der wichtigsten „sauberen“ Energiequellen geworden. Die Optimierung von Dünnschichtsolarzellen für eine solche Anwendung hat in der Vergangenheit hauptsächlich aus systematischem Ausprobieren bestanden. Ein detailliertes Verständnis der Beziehungen zwischen Wachstumsprozessen, strukturellen Defekten, Eigenspannung und elektrischen Eigenschaften würden sich sehr positiv auf die Entwicklung dieser Bauelemente auswirken. In diesem Virtuellen Institut (VI) wird die Bildung struktureller Defekte und Eigenspannung während des Wachstums von Dünnschichtschichtsolarzellen durch Kombination verschiedener Experiment- und Simulationstechniken untersucht. Es ist das Ziel dieses Virtuellen Instituts, die Bildung von strukturellen Defekten und Eigenspannung während des Wachstums von polykristallinen Si (poly-Si)- und Cu(In,Ga)Se2 (CIGSe)-Dünnschichten unter Verwendung eines optimierten Wachstumsparametersatzes zu verstehen und zu kontrollieren. Einzigartige experimentelle In-Situ-Methoden zur Kontrolle der Wachstumsprozesse dieser Dünnschichten wie Röntgenbeugung und -fluoreszenzanalyse an einem Synchtronstrahlrohr werden kombiniert mit Phasenfeldmodellierung wie auch mit Dichtefunktionaltheorie- und Molekulardynamiksimulationen. Ergebnisse aus diesen Arbeiten werden mit elektrischen Eigenschaften der poly-Si- und CIGSe- Dünnschichten und auch mit den Solarzellenwirkungsgraden korreliert. Die Kontrolle der Mikrostruktur in poly-Si- und CIGSe-Dünnschichten durch Wahl passender Wachstumssparameter bietet die Möglichkeit, die entsprechenden Solarzellenleistungen insgesamt deutlich zu erhöhen.

Mehr Informationen zu den einzelnen Projekten: Überblick PhD1-PhD6 (Englisch)

  • Gefördert von der Helmholtz Gemeinschaft
  • Leitendes Zentrum: Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
  • Deutsche Hochschulpartner: FU Berlin, TU Berlin, MATHEON (DFG Research Center Mathematics for Key Technologies), TU Darmstadt
  • Andere deutsche Partner: Max-Planck Institut für Eisenforschung, Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme
  • Ausländische Partner: University of Oxford (UK), ETH Zurich (Schweiz), SuperSTEM (EPSRC National Facility for Aberration Corrected STEM, UK)
  • Start: November 2012

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