Winter-Workshop “Microstructure Characterization and Modeling for Solar Cells”
© HZB
Vor winterlicher Kulisse am schönen Spitzingsee (Bayern) fand vom 22. bis 26.02.2015 im Rahmen des Helmholtz Virtuellen Instituts "Microstructure Control for Thin-Film Solar Cells" ein Workshop statt. The next winter workshop will be planned for 2017.
Eingeladene Gäste hielten Vorträge über die theoretischen Grundlagen zu Kornwachstum, quantitative Charakterisierung von Materialstruktur, Zusammenhänge zwischen Mikrostruktur und Bauelementfunktion von Solarzellen, Phasenfeldsimulationen von Kristallwachstum sowie lokal aufgelöster, elektrischer Charakterisierung von Defektdichten. Ergänzt wurde das Programm durch Beiträge zu Wachstumkontrolle von Dünnschichten mittels Röntgenbeugung, Analysen von strukturellen Defekten mittels verschiedener Methoden von der Millimeter- bis zur Subnanometerskala, Simulationen mittels Dichtefunktionaltheorie, Molekulardynamik und Phasenfeldtheorie von Punktdefekten, Dynamik struktureller Defekte und Kornwachstum, sowie zu makroskopischen, optoelektronischen Analysen von Materialsystemen und Solarzellen.
Der Winter-Workshop bot ausreichend Gelegenheit, um Diskussionen zu vertiefen und weitere Zusammenarbeiten zu planen. An zwei Nachmittagen wurden ausserdem eine Schneeschuhwanderung und Eisstockschiessen organisiert.
Die Projektpartner des Helmholtz Virtuellen Instituts "Microstructure Control for Thin-Film Solar Cells" nutzten die Gelegenheit, um in Arbeitsgruppen die strategische Ausrichtung zu schärfen und Vorbereitungen für die im Juni 2015 anstehende Zwischenevaluation des Helmholtz Virtuellen Instituts zu treffen.
Über das Helmholtz-Virtuelle 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 bestand in Vergangenheit hauptsächlich aus systematischem Ausprobieren. Ein detailliertes Verständnis der Beziehungen zwischen Wachstumsprozessen, strukturellen Defekten, Eigenspannung und elektrischen Eigenschaften würden sich sehr positiv auf die Entwicklung dieser Bauelemente auswirken. In dem Helmholtz-Virtuellen-Institut wird die Bildung struktureller Defekte und Eigenspannung während des Wachstums von Dünnschichtschichtsolarzellen durch Kombination verschiedener Experiment- und Simulationstechniken untersucht.
Die Virtuellen Institute werden mit jährlich bis zu 600.000 Euro über drei bis fünf Jahre aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft gefördert. Dazu kommen Eigenmittel der Partner
Gefördert von der Helmholtz Gemeinschaft
Leitendes Zentrum: Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Beteiligte Partner: HZB, TU Berlin, FU Berlin, TU Darmstadt, University of Oxford (UK), ETH Zürich (Schweiz), SuperStem (UK)
Sprecher: Prof. Dr. Susan Schorr, HZB
Laufzeit: Nov. 2012 bis Okt. 2017
- Neues Instrument bei BESSY II: Die OÆSE-Endstation in EMILAn BESSY II steht nun ein neues Instrument zur Untersuchung von Katalysatormaterialien, Batterieelektroden und anderen Energiesystemen zur Verfügung: die Operando Absorption and Emission Spectroscopy on EMIL (OÆSE) Endstation im Energy Materials In-situ Laboratory Berlin (EMIL). Ein Team um Raul Garcia-Diez und Marcus Bär hat die Leistungsfähigkeit des Instruments an elektrochemisch abgeschiedenem Kupfer demonstriert.
- Solarzellen auf Mondglas für eine zukünftige Basis auf dem MondZukünftige Mondsiedlungen werden Energie benötigen, die Photovoltaik liefern könnte. Material in den Weltraum zu bringen, ist jedoch teuer – ein Kilogramm zum Mond zu transportieren, kostet eine Million Euro. Doch auch auf dem Mond gibt es Ressourcen, die sich nutzen lassen. Ein Forschungsteam um Dr. Felix Lang, Universität Potsdam, und Dr. Stefan Linke, Technische Universität Berlin, haben nun das benötigte Glas aus „Mondstaub“ (Regolith) hergestellt und mit Perowskit beschichtet. Damit ließe sich bis zu 99 Prozent des Gewichts einsparen, um auf dem Mond PV-Module zu produzieren. Die Strahlenhärte konnte das Team am Protonenbeschleuniger des HZB getestet.
- Optische Innovationen für Solarmodule – Was bringt den Ausbau am meisten voran?Im Jahr 2023 erzeugten Photovoltaikanlagen weltweit mehr als 5% der elektrischen Energie und die installierte Leistung verdoppelt sich alle zwei bis drei Jahre. Optische Technologien können die Effizienz von Solarmodulen weiter steigern und neue Einsatzbereiche erschließen, etwa in Form von ästhetisch ansprechenden, farbigen Solarmodulen für Fassaden. Nun geben 27 Fachleute einen umfassenden Überblick über den Stand der Forschung und eine Einschätzung, welche Innovationen besonders zielführend sind. Der Bericht, der auch für Entscheidungsträger*innen in der Forschungsförderung interessant ist, wurde von Prof. Christiane Becker und Dr. Klaus Jäger aus dem HZB koordiniert.