Das Projekt "Nanostrukturen für Hochleistungssolarzellen" wird/wurde gefördert durch: Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Australian National University, Centre for Sustainable Energy Systems.Die Energieumwandlung aus photovoltaischen Zellen ist eine seit vielen Jahrzehnten bekannte und hoch entwickelte Technologie. Für eine nachhaltige Energiegewinnung ist es allerdings notwendig Solarzellen kostengünstiger zu produzieren um mit fossilen Brennstoffen konkurrieren zu können. Die bei weitem am weitesten verbreitete und höchsten entwickelte Technologie basiert auf der Verwendung von Siliziumwafern. Diese Technologie ist aber aufgrund des hohen Preises von hochreinem Silizium sehr teuer. Anstatt der Verwendung relativ dicker Siliziumwafer können die Materialkosten mit Hilfe von Dünnschichttechnologien, oder Solarzellen der 'zweiten Generation' reduziert werden. Die Effizienz von Solarzellen kann durch Technologien der so genannten 'dritten Generation' signifikant verbessert werden. Sowohl für Solarzellen der zweiten bzw. der dritten Generation können höhere Absorption aus dem Sonnenlicht zu höheren Effizienzen führen. Plasmonische und photonische Effekte sind viel versprechende Methoden um höhere Effizienzen zu erzielen. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es plasmonische Strukturen mittels des physikalisch-chemischen Prozesses 'Substrat Induzierte Koagulation' (engl. Substrate Induced Coagulation - SIC) herzustellen. Bis zum heutigen Tag behandelte kein Forschungsprojekt, diese physikalisch-chemische Methode. Substrat Induziere Koagulation hat ein herausragendes Potential Strukturen einerseits billiger und andererseits unter Wahrung der ursprünglichen Form, oder durch die Möglichkeit Partikel mit anderen, kleineren zu beschichten ('core-shell'-particles), eine Vielzahl an plasmonischen Strukturen herzustellen. Die geplante Grundlagenforschung über diesen Weg sollte es möglich machen, die Wechselwirkung zwischen Licht und plasmonischen Nanostrukturen besser zu verstehen und die Effizienz von Dünnschichtsolarzellen (a-Silizium) zu erhöhen.
Das Projekt "Perowskit auf Q.antum- Tandemzellen: PeroQ - Rohrtargets für die Übergangsschicht zwischen Bottom- und Topzelle, Teilvorhaben: Rohrtargets für die Übergangsschicht zwischen Bottom- und Topzelle" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: GfE Fremat GmbH.
Das Projekt "Perosol" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Stuttgart, Institut für Photovoltaik.
Das Projekt "Entwicklung von nanoskaligen Trennmedien und Konstruktion einer kontinuierlichen Anlage für die Aufbereitung von PV-Modulen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Bundesstiftung Umwelt. Es wird/wurde ausgeführt durch: saperatec GmbH.Das Vorhaben der saperatec GmbH unterteilt sich in zwei Aufgabengebiete: Zum einen werden auf Basis vorhandener Erkenntnisse zu nanoskaligen Trennmedien herstellerspezifische Rezepturen mit wirtschaftlicher Trennwirkung im Labormaßstab entwickelt, mit denen Rohstoffe aus Dünnschichtmodulen zu über 95% zurückzugewonnen werden können. Zum anderen widmet sich das Projekt der Konzipierung einer automatisierten Anlagentechnik, durch die das entwickelte Trennverfahren industriell nutzbar gemacht werden soll. Die Notwendigkeit der Entwicklung ergibt sich aus der Tatsache, dass derzeitige kommerzielle Aufbereitungs- bzw. Verwertungsverfahren nicht in der Lage sind, den Modulverbund zu öffnen, um Rohstoffe wie Indium, Gallium, Germanium, Tellur, Selen, oder auch als gefährlich eingestufte Stoffe wie Cadmium wiederzugewinnen. Vielmehr finden umweltseitig als unbedenklich eingestufte PV-Module lediglich in geringwertigen Verwertungsstrukturen (Beispiel Schaumglasproduktion) Anwendung. Die strategischen Rohstoffe gehen verloren. Gefährlich eingestufter Abfall kommt in Sonderabfalldeponien zur Einbringung. Insgesamt betrachtet kann man davon ausgehen, dass die im Stand der Technik abgebildeten Recyclingaktivitäten zu einem Verlust wichtiger Rohstoffe für die Wirtschaft führen.
Das Projekt "PATOS - Prozess- und Anlagentechnologie zur kostengünstigen und ressourcenschonenden Herstellung von Silizium-Heterostruktursolarzellen mit hohem Wirkungsgrad, Teilvorhaben: Innovative Metallisierungsprozesse für Hochleistungs-Silizium-Heterosolarzellen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: RWTH Aachen University, Institut für Halbleitertechnik.Das Hauptziel des Teilvorhabens des IHT besteht in der Entwicklung innovativer Metallisierungsprozesse, zum Erreichen der Verbund-Zielstellungen und -Anforderungen an die Effizienz und Produktionskosten der Heterosolarzellen unter Berücksichtigung deren optischer Erscheinung sowie einer Ressourcenschonung. Des Weiteren werden die Anforderungen an die Verschalt- und Biegefähigkeit der entwickelten Metallschichten zu berücksichtigen sein, um den Schritt von Zell- auf Modulebene zu erlauben. Ein weiteres Ziel des Teilvorhabens ist es, durch den Einsatz des umfangreichen Analytik-Parks, der am IHT vorhanden ist, einzelne Prozessschritte in der Solarzellen-Herstellung detailliert zu untersuchen und damit besser zu bewerten und folglich zu deren Optimierung vor allem in Hinblick auf die Effizienzsteigung beizutragen.
Das Projekt "Zentrum für Innovationskompetenz SiLi-nano - Nachwuchsgruppe Light-for-High-Voltage-Photovoltaics" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Halle-Wittenberg, Institut für Physik, Zentrum für Innovationskompetenz (ZIK), Sili-nano.
Das Projekt "Fertigungskonzepte für eine effiziente, kostengünstige Produktion von langlebigen PV Modulen basierend auf Heterojunction-Solarzellen mit rückseitig sammelndem amorphen Emitter, Teilvorhaben: Fabrikplanung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: AEP Energie-Consult GmbH.Im Gesamtvorhaben sollen in der gesamten Wertschöpfungskette der Zell- & Modulherstellung Lösungsansätze anwendungsnah erforscht werden. Dabei spielt die effiziente Verknüpfung von Herstellungsprozess & Versorgungstechnik eine wesentliche Rolle, um die Kostenziele zu erreichen. Dafür ist es notwendig, den Einfluss der Umwelt auf das Endprodukt zu erfassen & zu quantifizieren (Defektengineering). Weiterhin müssen alle Stoffströme betrachtet & auf Umweltverträglichkeit/ Recyclingfähigkeit geprüft werden. Die Erkenntnisse müssen dann auf gezielte Bereiche der Produktion angewandt & in innovative Konzepte überführt werden. Diese Konzepte werden helfen, den Primärenergieeinsatz zu senken, indem man den Herstellungsprozess nur dort durch die Versorgungstechnik beeinflusst wo es nötig ist. All diese Einflüsse & Erkenntnisse werden in einer vollumfänglichen Kostenberechnung (TCO) erfasst. Diese soll im Projektverlauf dazu dienen, verschiedene Produktionsszenarien zu simulieren um somit ein Planungsinstrument für die Produktionssteuerung (Auslastung & Kosten) zu schaffen. Arbeitspakete (AP) & Meilensteine (M) AP6.1: Defektengineering, Analyse (28 Monate) M6.1 (Definition aller Messgrößen & Messpunkte in Abstimmung mit den Projektpartnern) M6.2 (Messungen durchgeführt, Einfluss der Defektgrößen auf Gesamtprozess theoretisch ermittelt) M6.3 (Korrelation bestätigt; Konzept für Versorgungseinheiten erarbeitet) AP6.2: Umweltverträglichkeit & Recycling (36 Monate) M6.4 (Ermittlung aller Ausgangs- & Endprodukte der Produktion) M6.5 (Konzept zur Rückgewinnung von Abprodukten) M6.6 (technische & wirtschaftliche Prüfung des Konzeptes abgeschlossen) AP6.3: Intelligente Versorgungslösungen (29 Monate) M6.7 (Auswertung der Ergebnisse & Anforderungen aus AP6.1) M6.8 (Konzept zur Machbarkeit der Defektgrößenminimierung durch intelligente Versorgungslösungen) M6.9 (gezielte Lösungen für spezielle Anforderungsbereiche in der Herstellungslinie) AP6.4: Total Cost of Ownership (33 Monate).
Das Projekt "Perspektive zur Solarzelle aus der kristallinen Siliziumsynthese" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Bundesstiftung Umwelt. Es wird/wurde ausgeführt durch: sameday media GmbH.Crystalline silicon synthesis from glass(CSS) ist ein völlig neues Verfahren, das es ermöglicht, 10-20 Mikro m-dicke kristalline Siliziumlayer aus Fensterglasoberflächen zu synthetisieren. Ein effizienterer und nachhaltigerer Prozess der Basismaterialherstellung ist für die kristalline Silizium-Photovoltaik kaum vorstellbar. Das durch einen aluminothermischen Prozess synthetisierte multikristalline Silizium bildet unter optimalen Synthesebedingungen zusammenhängende Schichten in (111)-Ausrichtung mit einer Mosaizität aufgebaut aus defektfreien Kristalliten. Zwischen Glas-Substrat und Silizium entsteht gleichzeitig eine mit metallischem Aluminium durchsetzte Alumina-Matrix-Schicht, die als prozessinhärente Rückseitenleitung einer Solarzelle dienen kann. Sie konnte soweit optimiert werden, dass ihre Leitfähigkeit einer Aluminiumschicht von etwa 2-3 Mikro m Schichtdicke entspricht und damit den Erfordernissen der niederohmigen Rückseitenkontaktierung einer Solarzelle sehr gut entspricht. Andererseits kann das Aluminium nasschemisch vollständig aus der Alumina-Matrix herausgelöst werden. Damit wird sichergestellt, dass bei ganzflächiger Emitterkontaktierung in Bereichen, wo die Siliziumschicht nicht perfekt geschlossen ist, kein Kurzschluss zur Rückseitenleitung entsteht. Diese prozessinhärente Rückseitenleitung ist ein wesentlicher Vorteil des neuartigen CSS-Solarzellen-Konzeptes. Denn es sind damit im Bereich der kristalline Silizium-Dünnschicht-Photovoltaik auf Glassubstrat erstmalig Bauelemente mit vertikaler Kontaktanordnung möglich mit sehr geringem Kontaktabstand von etwa 13 Mikro m entsprechend der CSS-Siliziumdicke. Konventionelllaterale Anschlusskonzepte mit alternierenden p-und n-Kontaktbahnen erfordern mindestens 300 Mikro m Kontaktabstand. An einer Reihe von CSS-Proben wurde die Lebensdauer optisch generierter Überschussladungsträger mit zeitaufgelöster Photolumineszenzspektroskopie gemessen. Die gemessenen effektiven Lebensdauern entsprechen sehr gut der Volumenlebensdauer von kommerziellen Siliziumwafermaterial mit gleicher Dotierungskonzentration, d. h. das aus dem Glas herausgewachsene Silizium weist offensichtlich weder an Vorder-noch an Rückseite störende Dangling-Bonds auf. In homogen mit etwa 4x1018 cm-3p-dotierten CSS-Silizium können mit verschiedenen Methoden (Laserdotieren, Ionenimplantation) n+p-Übergänge mit Emitterkonzentrationen im Bereich von 1020 cm-3 realisiert werden wie gemessene Tiefenprofile von Kapazitäts-Spannungsmessungen bestätigen. An dieser Stelle zeigt sich allerdings, dass Hochtemperaturprozesse wie Lasertempern oder Laserdotieren die Rückseitenleitfähigkeit nachhaltig verringern. Hier müssen zukünftig Alternativen untersucht werden (z.B. Aktivierung bzw. amorphe n-Siliziumabscheidung unter niedrigen Prozesstemperaturen). Dennoch zeigt eine erste n+p-Diode Hellkennlinen mit linearer Abhängigkeit von der Bestrahlungsintensität einer Halogen-Stereolupenbeleuchtung. (Text gekürzt)
Das Projekt "TuKaN - Tunnelkontakte auf N-Typ: für die Metallisierung mit Siebdruck, Teilvorhaben: elektrische und strukturelle Charakterisierung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Konstanz, Fachbereich für Physik.In dem Teilvorhaben soll nähe untersucht werden, inwiefern sich die Dünnschicht- und die Siebdrucktechnologie für die Kontaktierung von Solarzellen kombinieren lassen. Insbesondere sollen die physikalischen Vorgänge bei der Kontaktierung aufgeklärt werden. Die im Verbund hergestellten Schichten, Schichtsysteme und Solarzellen sollen charakterisiert werden. Die erforderlichen Pasten für das Metallisierungsverfahren und deren Temperaturprofile sollen ebenfalls analysiert werden. Die Solarzellen sollen hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften und der Mikrostruktur erforscht werden. Ein Struktureigenschaftsmodell soll aus den Charakterisierungsergebnissen entwickelt werden, um den Zusammenhang zwischen den Prozessparametern und der Solarzellenleistung zu verdeutlichen. Ein besseres Verständnis der erzielten Materialeigenschaften wird angestrebt, um die Rekombinationsverluste zu identifizieren und gezielt durch die Anpassung der Prozessparameter zu minimieren und folglich den Wirkungsgrad der Solarzellen zu erhöhen.
Das Projekt "TuKaN - Tunnelkontakte auf N-Typ: für die Metallisierung mit Siebdruck, Teilvorhaben: N-Typ Zellen mit passivierten Kontakten für die industrielle Anwendung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: International Solar Energy Research Center Konstanz e.V..Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von kostengünstigen industrietauglichen Fertigungsprozessen für hocheffiziente waferbasierte Solarzellen. Der Wirkungsgrad soll durch den Einsatz von passivierten ladungsträgerselektiven Kontakten erhöht werden. Für die Herstellung dieser sogenannten Tunnelkontakte sollen kostengünstige und effiziente Dünnschichttechnologien zum Einsatz kommen. Es sollen verschiedene Methoden, insbesondere die katalytische (Cat-) und plasmaunterstützte (PE-) chemische Gasphasenabscheidung (CVD) untersucht werden. Es werden temperaturstabile Kontakte angestrebt, die für das eingesetzte Metallisierungsverfahren bei der Herstellung der zu untersuchenden Solarzellen geeignet sind. Der verfolgte Ansatz ermöglicht ein effizienteres Produktionsverfahren, da die Herstellung von den passivierten Schichten und das Metallisierungsverfahren kombiniert werden können. Die erfolgreiche Umsetzung des angestrebten Ansatzes verspricht die Lücke zwischen den im Labor und in der Produktion erzielten Wirkungsgraden zu schließen. Folglich können die optimierten Prozesse und Anlagentechnik die Produktportfolios der Verbundpartner erweitern und ihre Wettbewerbsfähigkeit steigern. Ziel des Teilvorhabens ist die Entwickelung und Optimierung der mittels Cat- und PE-CVD abgeschiedenen funktionalen Schichtstapel für den Einsatz in n-type passivated emitter rear totally diffused (nPERT) und interdigitated back contact (IBC) Solarzellen. Der Abscheidungsprozess soll auf der neu anzuschaffenden industrienahen Demonstrationsanlage hinsichtlich der Homogenität, der Dotierung und des Durchsatzes optimiert werden. Zudem soll ein bereits vorhandener Laserstrukturierungsprozess für die Bearbeitung der zu entwickelnden positiv (p+) und negativ (n-) dotierten polykristallinen Siliziumschichten angepasst werden. Für die Umsetzung der angestrebten hocheffizienten Solarzellen sollen die elektrischen Verluste identifiziert und minimiert werden.
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