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Teilvorhaben: Grundlagen zur Abscheidung von Festelektrolyten basierend auf organischen Lochleitern bzw. Gelelektrolyten für textile Solarzellen

Das Projekt "Teilvorhaben: Grundlagen zur Abscheidung von Festelektrolyten basierend auf organischen Lochleitern bzw. Gelelektrolyten für textile Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt e.V. durchgeführt. Entwicklung von Festelektrolyten auf Basis organischer Halbleiterpolymere bzw. organischer Lochleiter sowie Weiterentwicklung von Gelelektrolyten und Erarbeitung technologischer Prinziplösungen zur Abscheidung dieser Materialien auf fadenförmigen Substraten zur Applikation in textilbasierten Hybrid- und Farbstoffsolarzellen. Material-/Schicht-Charakterisierungen zur Auswahl geeigneter organischer Halbleiter/ Lochleiter-Farbstoffkombinationen mit ZnO-Elektroden, Weiterentwicklung und Anpassung des Gelelektrolyten, Erprobung von möglichen Abscheide- und Beschichtungstechnologien auf planaren und fadenförmigen Elektroden, Übertragung auf eine weiterzuentwickelnden Fadenbeschichtungsanlage, Aufbau und Charakterisierung teiltextiler und textiler Hybrid- und Farbstoffsolarzellen, Entwicklung von textilen Zellgeometrien und Kontaktierungen, intensiver Austausch und Weitergabe von Proben bzw. gemeinsame Experimente mit den Partnern, Projekttreffen und Berichterstattung

SGP 1 Grad N Programm: In Richtung Hybridgeräte für Energieumwandlung

Das Projekt "SGP 1 Grad N Programm: In Richtung Hybridgeräte für Energieumwandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Peter Grünberg Institut, PGI-9: Halbleiter-Nanoelektronik durchgeführt. Das Ziel des Projektes ist es, den Schlüssel zu einer guten Leistung von Bulk-Heteroübergang GaAs/Thiophen Hybrid-Solarzellen, basierend auf geordnete Anordnung von GaAs Nanodrähten, zu verstehen. Die spezifische Ziele davon sind: 1. Herstellen von funktionierten Hybrid-Solarzellen. 2. Verstehen der Wirkung von Grenzflächenchemie auf den photovoltaischen Eigenschaften. 3. Einschätzen der optimalen Werkstoffkombination für die Solarzelle. 4. Bewertung möglichen Gewinns aus der geordneten Struktur aus GaAs Rückgrat der Solarzelle. Die Verwendung von hochgeordneten Materialien ist wesentlich für das Verständnis von der Leistung der Hybridsolarzellen. Aber wir wollen evaluieren, ob es auch für die praktischen Systeme Vorteile bringen kann. Diese Arbeit wird von Forschungszentrum Jülich (FZJ) und Technische Universität Nanyang (NTU) durchgeführt. NTU wird für die Oberflächenchemie, die Nanostrukturierung und die Evaluierung von Geräten zuständig sein. FZJ wird verantwortlich für das Wachstum von GaAs Nanodrähten und auch für die Evaluierung der Devicephysik sein. Besuchen zwischen FZJ und NTU wird den reibungslosen Ablauf des Projektes unterstützen. Am Anfang des Projektes wird die erste Sitzung über die detaillierte Planung stattfinden. Nach der Sitzung besuchen sich alternative FZJ und NTU alle 3 Monate für 1 bis 4 Woche. Am Ende des Projektes werden in einem Treffen die Arbeiten zusammengefasst, und die zukünftige Orientierungen bestimmt.

Perowskit auf Q.antum- Tandemzellen: PeroQ - Rohrtargets für die Übergangsschicht zwischen Bottom- und Topzelle

Das Projekt "Perowskit auf Q.antum- Tandemzellen: PeroQ - Rohrtargets für die Übergangsschicht zwischen Bottom- und Topzelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, Bereich E, PVcomB durchgeführt. Das Ziel des Projekts PeroQ ist die Entwicklung und der Transfer einer Technologie für Perowskit/Silizium Tandemsolarzellen basierend auf der Bottomzell-Technologie von Qcells (QC). Hierzu wird QC die in Massenproduktion befindliche Q.ANTUM Zelltechnologie mit der Perowskit-Technologie kombinieren. Neben dem Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und QC sind der Anlagenhersteller Von Ardenne (VA) und Material- und Targethersteller GfE Fremat (GfE) Projektpartner. Sie sollen die Aufdampf- und Sputter-Prozesse auf fertigungsrelevanten Plattformen bei QC vorantreiben. Als ein vielversprechender Lochkontakt (HTL) für Perowskit-basierte Solarzellen wird gesputtertes Nickel-Oxid (NiO) entwickelt. Um diesen Prozess für die Zukunft großflächentauglich zu machen, wird GfE ein kommerziell nutzbares keramisches NiO Rohr-Target entwickeln. QC hat seine Bottomzell-Technologie bereits auf eine leistungs- und kosteneffiziente Verwendung als Tandemzellen angepasst, und konnte in einer Tandemarchitektur in einer laufenden bilateralen Zusammenarbeit mit dem HZB bereits eine zertifizierte Effizienz von 27,8% auf kleiner Fläche zeigen. An dieses Ergebnis knüpft PeroQ nun an, um eine weitere Leistungssteigerung bis hin zu 30% im Labor zu erzielen und diese Prozesse dann auf die Produktionstools bei QC zu übertragen. Dafür wird am HZB die Tandemzelle weiterentwickelt, der Wirkungsgrad gesteigert und die Technologie auf volle 6 Zoll Waferfläche skaliert. Ab Mitte 2021 wird dafür am HZB eine Cluster-Abscheideanlage (BMWi Förderprojekt 'Koala') zur Verfügung stehen. Diese Anlage wurde bzw. wird von VA und CreaPhys (CP) (assoziierter Partner) entwickelt. VA wird mit der Unterstützung von CP am Quellendesign und Perowskit-spezifischem Know-how für die Abscheidung von Perowskit und der Kontakt-Schichten arbeiten.

Teilvorhaben: Entwicklung und Messung von Ultrabarrieren (EMU)

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Messung von Ultrabarrieren (EMU)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP, Center für Organik, Materialien und Elektronische Bauelemente COMEDD durchgeführt. Ziele dieses Teilantrags im Projektverbund LOTsE sind die Erforschung von Verkapselungsmethoden auf neuartigen Materialien und Materialkombinationen und die Erforschung großflächentauglicher Charakterisierungsmethoden zur Bewertung von starren und flexiblen Verkapselungen. Um die Ziele des Teilvorhabens zu erreichen sind zwei Arbeitspakete definiert worden: Das AP 3.5 beschäftigt sich mit der Erforschung von Verkapselungsmethoden zur Anwendung in der OPV. Ziel ist es, die von Projektpartner bereit gestellten, neuartigen Substrate vor Wasserdampf zu schützen. Dazu werden die Varianten Glas-Glasverkapselung, Glas-Folienverkapselung und Folie-Folienverkapselung untersucht. Auf selbst gefertigten Substraten werden Testsysteme abgeschieden und verkapselt. Als Testelemete werden org. Solarzellen und OLEDs verwendet. Letztere lassen eine ortsaufgelöste Defektanalyse zu, um somit die Ursachen der Defekte zu ermitteln. Das AP4.1.2 beschäftigt sich mit der Entwicklung von Messmethoden zur Bewertung von Verkapselungen. Für eine hohe Lebensdauer von org. Solarzellen ist eine gut Verkapselung erforderlich. Eine WVTR von ca. 10 -5 g/m 2 d benötigt. Bereits die Messung dieser Werte gestaltet sich schwer, da kommerzielle Messgeräte nur bis etwa 5x10 -4 g/m 2 d verlässliche Werte liefern. Aus diesem Grund ist es erforderlich geeignete Messmethoden zu erarbeiten, die eine zuverlässige Aussage über die Güte der Verkapselung ermöglichen und auch unter unterschiedlichen Bedingungen anwendbar sind.

Teilvorhaben: Von der atomaren Ebene bis zur Fertigung im industriellen Maßstab

Das Projekt "Teilvorhaben: Von der atomaren Ebene bis zur Fertigung im industriellen Maßstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für chemische Physik fester Stoffe durchgeführt. Entwicklung robuster, insbesondere wettbewerbsfähiger und effizienter Prozesse für die industrielle Fertigung von CIGS-Dünnschichtsolarzellen. Die besondere Leistungsfähigkeit dieses Verbundprojektes liegt in der engen Verzahnung von Computer-gestützten theoretischen Arbeiten in enger Verbindung mit experimentellen Studien, dies lässt eine Ressourcen-schonende und besonders effiziente Arbeit in diesem sehr komplexen Arbeitsfeld erwarten. Das erste Ziel des MPI-CPfS ist, die Wirkung der Defekte, die sich während des Herstellungsprozesses bilden, auf die Effizienz der CIGS-Zellen zu untersuchen. Diese Defekte könnten die intrinsischen Defekte, die externen Verunreinigungen, die Korngrenzen und die Fremdphase sein. Ein weiteres wichtiges Ziel ist ein geeignetes Absorber- und Puffer-Material zu finden, das in CIGS-Tandemzellen verwendet werden könnte.

Teilvorhaben JCMwave GmbH

Das Projekt "Teilvorhaben JCMwave GmbH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von JCMwave GmbH durchgeführt. Neuartige Halbleitermaterialien wie Metallhalogenid Perowskite (MHPs) eröffnen erstmalig die Möglichkeit, kostengünstig hybride Tandemsolarzellen mit Wirkungsgraden von 30% entwickeln zu können. Für die technologische Relevanz dieser hybriden Bauteilkonzepte sind die Optimierung der Lichtabsorption, die Anpassung der Perowskit-Bandlücke, die Skalierung MHP-basierten Bauteile auf große Flächen und die Gewährleistung der Langzeitstabilität der MHP-basierten Solarzellen momentan die größten Herausforderungen. Das Projekt SNaPSHoTs zielt darauf ab, die Expertise und Infrastruktur zu Tandemsolarzellen des HySPRINT Innovation Lab am Helmholtz-Center Berlin (HZB) strategisch mit dem Know-how und der Infrastruktur für Solarzellenstabilitätstests an der Ben Gurion Universität (BGU) in Israel zu verknüpfen. Zusammen mit zwei industriellen Partnern, dem deutschen Softwareentwickler JCMwave GmbH für optische Simulationssoftware und dem israelischen Hersteller SolAround für bifaciale Solarmodule, sollen großflächige Perowskit-Silizium Tandemsolarzellen mit optimierter Optik entwickelt werden. Die ambitionierten Ziele in dem dafür gut aufgestellten deutsch- israelischen Konsortium sind die Verbesserung des Lichtmanagements durch Integration von nanophotonischen Konzepten in der Solarzellemittels lithographischer Nanoimprint-Methoden und die theoretische Modellierung der Lichtabsorption, die Entwicklung von funktionalen polymeren Materialien für die Verbesserung der Bauteil Effizienz, Stabilität und Prozessierbarkeit für die Herstellung von Perowskit-Schichten auf großer Fläche sowie die Untersuchung der Langzeitstabilität von Perowskit-basierten Bauteilen.

Teilvorhaben 7: Hybride Solarzellen auf der Basis organischer Halbleiter und amorphen Silizium

Das Projekt "Teilvorhaben 7: Hybride Solarzellen auf der Basis organischer Halbleiter und amorphen Silizium" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Potsdam, Institut für Physik und Astronomie, Physik weicher Materie durchgeführt. Photovoltaik (PV) ist die direkte Umwandlung von Sonnenlicht mittels Solarzellen in elektrischen Strom. Neue Technologien basierend auf dünnen Halbleiterschichten (Dünnschicht-PV) gewinnen derzeit weltweit überproportional Marktanteile. Die Helmholtz-Zentren in Berlin und Jülich sind international führend in der Dünnschicht-PV-Forschung. Die großen Herausforderungen im Bereich industrienaher Technologieentwicklung und Ausbildung können aber von den Helmholtz-Zentren nicht bewältigt werden. Somit kommt dem Aufbau einer nachhaltigen Forschungsinfrastruktur zum Technologietransfer in der direkten Nähe der Industrie eine für Deutschland einzigartige Bedeutung zu und ist für die internationale Wettbewerbsfähigkeit der Industrie dringend notwendig. Dazu haben das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie und die Technische Universität Berlin mit ihren ingenieurs- und naturwissenschaftlichen Fakultäten den Aufbau des Kompetenzzentrums Dünnschicht- und Nanotechnologie für Photovoltaik Berlin (PVcomB) gemeinsam in Angriff genommen. Der 'High-Tech'-Forschungsstandort Berlin-Adlershof bietet ein ideales Umfeld für innovative und international herausragende Technologieentwicklung. Das Vorhaben wird von einer großen Mehrheit der führenden deutschen Technologieunternehmen im Bereich der Dünnschicht-PV unterstützt und soll durch die Förderung im Rahmen des Programms Spitzenforschung und Innovationen in den Neuen Ländern zur vollen Leistungsfähigkeit entwickelt werden. Gemeinsam mit der Industrie und den weiteren Forschungspartnern sollen Produktionstechniken entwickelt werden, um den Wirkungsgrad der Photovoltaikmodule auf Basis von amorphem (a-Si:H) und mikrokristallinem (Mikro c-Si:H) Silizium bzw. Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIGSe) auf ein Niveau von 12 Prozent bzw. 15 Prozent zu bringen. Ziel des Projektes ist der Aufbau einer international einzigartigen Forschungs- und Ausbildungs-Infrastruktur. Diese, die eingerichteten Lehrangebote und die aufgebauten Lehrstühle werden über die Projektlaufzeit hinaus verstetigt. Damit wird eine dauerhafte Struktur geschaffen, die bis auf europäische Ebene Bedeutung haben wird. Das Teilprojekt 7 beschäftigt sich mit der Integration von organischen Materialien in die Dünnschicht-PV. Hybride Systeme erlauben eine Prozessierung bei niedrigen Temperaturen auf nahezu beliebigen Substraten und die Entwicklung von neuen Zellstrukturen mit präzise auf die Beleuchtungsbedingungen angepassten Eigenschaften.

Teilvorhaben: Herstellung von Bottomzellen für das P3T Konsortium

Das Projekt "Teilvorhaben: Herstellung von Bottomzellen für das P3T Konsortium" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RENA Technologies GmbH durchgeführt. Das Ziel des Projekts P3T ist die Entwicklung hocheffizienter, großflächiger Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen als 'drop-in upgrade' auf der Basis der etablierten PERC-Silizium-Solarzell-Technologie, und deren Integration in Demonstrator-Module. RENA wird im Bereich der Oberfächenstrukturierung und Einseitenätzprozesse Ihre Expertise einbringen. Für die Bottomzelle werden etablierte Prozesse der Standard PERC Produktion eingesetzt und für die POLO-PERC-Perovskite Tandemsolarzelle optimiert.

Teilvorhaben: Entwicklung von hocheffizienten Tandemzellen im Labor

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung von hocheffizienten Tandemzellen im Labor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, Bereich E, PVcomB durchgeführt. Das Ziel des Projekts PeroQ ist die Entwicklung und der Transfer einer Technologie für Perowskit/Silizium Tandemsolarzellen basierend auf der Bottomzell-Technologie von Qcells (QC). Hierzu wird QC die in Massenproduktion befindliche Q.ANTUM Zelltechnologie mit der Perowskit-Technologie kombinieren. Neben dem Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und QC sind der Anlagenhersteller Von Ardenne (VA) und Material- und Targethersteller GfE Fremat (GfE) Projektpartner. Sie sollen die Aufdampf- und Sputter-Prozesse auf fertigungsrelevanten Plattformen bei QC vorantreiben. Als ein vielversprechender Lochkontakt (HTL) für Perowskit-basierte Solarzellen wird gesputtertes Nickel-Oxid (NiO) entwickelt. Um diesen Prozess für die Zukunft großflächentauglich zu machen, wird GfE ein kommerziell nutzbares keramisches NiO Rohr-Target entwickeln. QC hat seine Bottomzell-Technologie bereits auf eine leistungs- und kosteneffiziente Verwendung als Tandemzellen angepasst, und konnte in einer Tandemarchitektur in einer laufenden bilateralen Zusammenarbeit mit dem HZB bereits eine zertifizierte Effizienz von 27,8% auf kleiner Fläche zeigen. An dieses Ergebnis knüpft PeroQ nun an, um eine weitere Leistungssteigerung bis hin zu 30% im Labor zu erzielen und diese Prozesse dann auf die Produktionstools bei QC zu übertragen. Dafür wird am HZB die Tandemzelle weiterentwickelt, der Wirkungsgrad gesteigert und die Technologie auf volle 6 Zoll Waferfläche skaliert. Ab Mitte 2021 wird dafür am HZB eine Cluster-Abscheideanlage (BMWi Förderprojekt 'Koala') zur Verfügung stehen. Diese Anlage wurde bzw. wird von VA und CreaPhys (CP) (assoziierter Partner) entwickelt. VA wird mit der Unterstützung von CP am Quellendesign und Perowskit-spezifischem Know-how für die Abscheidung von Perowskit und der Kontakt-Schichten arbeiten.

Teilvorhaben 1

Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung e.V. durchgeführt. Dichte SiOx-Schichten von etwa 100 nm Dicke, die durch nasschemischen Auftrag und photochemisch initiierte Umwandlung von Perhydropolysilazan (PHPS) unter Normaldruck bei niedriger Temperatur hergestellt werden, sollen in Kombination mit organischen oder hybriden Zwischenschichten als Mehrschichtsysteme auf Polymerfolien aufgebracht und als Hochbarriereverbunde für die bewitterungsfeste Verkapselung von flexiblen photovoltaischen (PV) Dünnschichtzellen eingesetzt werden. Zur Gewährleistung einer Lebensdauer dieser Zellen von über 20 Jahren müssen komplexe Anforderungen an die Gasbarrierewerte sowie an mechanische, elektrische und optische Eigenschaften erfüllt werden. Die Arbeiten haben das Ziel, durch PV-Anlagen erzeugte Elektroenergie gegenüber solcher aus fossilen Energieträgern oder Atomenergie durch Kostensenkung konkurrenzfähig zu machen. Ausgehend von F&E-Ergebnissen der Antragsteller zur Herstellung von SiOx-Barriereschichten aus Polysilazanen sowie weiteren spezifischen Kompetenzen sind Polymerfolien als Substrate zu testen, organische und hybride Materialien für Abdeckschichten zu entwickeln, Mehrfachbeschichtungen alternierender SiOx- und organisch/hybrider Schichten herzustellen und diese zu Verbunden zu kaschieren. Mit Labor- und Kleinserienmustern werden PV-Module verkapselt und Klimatests unterzogen. Für Hybridkomposite als Zwischenschichten sind maßgeschneiderte Polyorganosilazane zu entwickeln. Die Produktqualität des Rohstoffes PHPS ist zu verbessern.

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