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Institut Silizium-Photovoltaik
Silizium-Dünnschichtsolarzellen
Silizium-Photovoltaik: Topic "Solarzellen der nächsten Generation"
Im Institut Silizium-Photovoltaik (E-IS) werden zu diesem Topic der POF III die folgende Themen bearbeitet
Flüssigphasenkristallisiertes Silizium auf Glas (LPCSG), das mittels Elektronenstrahl-Kristallisation (EBC) oder Laser-Kristallisation (LC) hergestellt wurde, ähnelt dem wafer-basiertem multikristallinen Si. Dieses Material bietet das Potenzial, die Vorteile der Dünnschichttechnologien (geringe Kosten) mit den Vorteilen der wafer-basierten Si-Photovoltaik (hohe Wirkungsgrade) zu verknüpfen und somit die Limitierungen der etablierten Si-Dünnschichttechnologien zu überwinden.
Solarzellen basierend auf Mono-, Poly- oder Dünnfilmsilizium, bei denen die hochdotierten Schichten des Front- und Rückkontakts aus der Gasphase bei niedrigen Temperaturen abgeschieden werden. Der Heterokontakt wird dann vom Si-Absorber und einem Material mit höherer Energielücke gebildet (TCO, a-Si:H, SiC). Insbesondere wird ein gezieltes "Interface Engineering" beim Übergang vom Si-Absorber zum Heteroemitter angestrebt.
Hybridstrukturen aus anorganischen und organischen Materialien
Die Verbindung zweier Materialien erzeugt häufig eine Vielzahl neuer Eigenschaften und Funktionalitäten. Bei der Erforschung von Hybridstrukturen werden organische Materialien mit anorganischen Materialien (z.B. Halbleitern) kombiniert. Typische Vorzüge der organischen Moleküle sind etwa hohe Absorptionsquerschnitte für Licht oder große elektrische Dipolmomente entlang von Molekülachsen, die beliebig variiert werden können. Anorganische Halbleiter zeigen aufgrund ihrer kristallinen Ordnung häufig deutlich höhere Ladungsträgerbeweglichkeit und besseren Stromtransport. Die Vorzüge beider Welten zu kombinieren und gleichzeitig ihre Nachteile zu minimieren ist die Herausforderung der Hybridforschung.
Mit Hilfe von hybriden Metall-Halogenid Perowskiten wurden in letzter Zeit Solarzellen mit Wirkungsgraden oberhalb von 20% realisiert. Die Materialklasse eignet sich ferner hervorragend für die Kombination mit kristallinem Silizium in sogenannten Tandemsolarzellen. Die Herausforderungen für eine kommerzielle Nutzung sind unter anderem ein besseres Verständnis der Defektbildung sowie der mikroskopischen Abläufe bei der Ladungsträgertrennung in diesen Materialien.
