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Dünnschichtsolartechnologien der Zukunft - SOLAMO

Volltext

Beschreibung

Im Forschungsvorhaben SOLAMO (L7516013) geht es um die Weiterentwicklung der beiden auf Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) und Perowskiten basierten Dünnschichtsolartechniken. In beiden Bereichen konnten die im Berichtzeitraum (Projektbeginn war 15.02.2016) vorgesehenen Arbeiten durchgeführt werden.

Im Einzelnen wurden folgende Ergebnisse erzielt:

CIGS:

Nach Erstellung eines Lastenheftes konnte schließlich ein CIGS-Vakuumanlagenbauer gefunden werden, der die gestellten hohen Anforderungen erfüllt. Die CIGS Laboranlage befindet sich momentan im Bau. Sie besitzt ein Probenmagazin zur Aufnahme mehrerer Substrate der Größe 10x10 cm2, sowie eine Transferkammer, so dass der eigentliche Beschichtungsraum beim Beladen keiner Atmosphäre ausgesetzt ist. Parallel dazu wurde in einer alten Beschichtungsanlage, die durch die oben erwähnte neue Anlage ersetzt werden soll, der Einfluss des Substratmaterials, der Abscheidetemperatur und der Natrium-Dotierung untersucht. Getestet wurden die dünnen und flexiblen Substrate Polyimid, Zirkonoxid und Dünnglas sowie starres, mehrere Millimeter dickes Fensterglas als Referenz. Im Rahmen der Möglichkeiten, die die alte Anlage bietet, konnte dabei kein direkter Zusammenhang zwischen erreichtem Wirkungsgrad und Substratmaterial festgestellt werden, wohl aber gab es eine Korrelation zwischen dem Natrium-Dotiergrad und der Substrattemperatur, die sich beide positiv auf die Effizienz auswirken.

Perowskite:

Ziel war es, eine qualitativ hochwertige kristalline Perowskitschicht aus der Lösung abzuscheiden. Als Ausgangs- und Standard-Materialsystem wurde dabei der klassische Perowskit Methylammonium-Blei-Iodid (CH3NH3PbI3) im Standard-Aufbau gewählt. Die ersten Zellen zeigten dabei "scheinbare" Wirkungsgrade von bis zu 14,9 %, d.h. die Kennlinienmessung zeigte eine starke und für Standard-Perowskite typische Hysterese, je nachdem ob man von der negativen oder positiven Spannungsseite die Strom-Spannungskennlinie misst. Der stabilisierte Wirkungsgrad-Wert am Punkt maximaler Leistung (MPP) war < 10 %. Durch Verfahrensverbesserungen, Wechsel des Lösungsmittels und Verwendung von Bleiacetat als Ausgangsstoff konnte der Prozess vereinfacht und die Hysterese reduziert werden, so dass die Solarzellenergebnisse auf einen tatsächlichen Wirkungsgrad von 13-14 % (am MPP) verbessert werden konnten. Die Reproduzierbarkeit war jedoch weiterhin relativ schlecht.

Im invertierten Schichtaufbau (mit vertauschten Elektronen- und Lochleiterschichten) hingegen konnten mit dem Bleiacetat-Ansatz sehr vielversprechende Resultate erzielt werden. Der Wirkungsgrad liegt dabei bei > 15% am MPP, die Hysterese ist nur minimal. Die Schichten sind außerdem sehr glatt und bilden großkörnige Perowskit-Kristalle.

Metadaten

TitelDünnschichtsolartechnologien der Zukunft - SOLAMO 
Stand 2017 
Seitenzahl12 
Förderkennzeichen L7516013

 

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