Das Projekt "PIPV2 - Flexible CIGSe Dünnschichtsolarzellen für die Raumfahrt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH durchgeführt. Erstmals ist eine flexible Cu(In,Ga)Se2 Technologie auf Polyimidfolie als Trägermaterial mit einer Leistungsdichte von knapp 2000 W/kg auf Bauteilniveau national verfügbar. Um das einzigartige Potential dieser Technologie weiter zu entwickeln ist es Ziel der hier beschriebenen Aktivitäten, die im Vorläufer entwickelte Technologie weitreichenden, für Anwendungen im Weltraum relevanten Test zu unterziehen und einzelne Komponenten weiter zu entwickeln, um so deren Effizienz und Zuverlässigkeit weiter zu erhöhen. Die konkreten Ziele sind: größer als 17.5 Prozent im Labor (AM1.5, größer als 0.5cm2, tot. area) ; größer als 12.5 Prozent für standardisierte, für die industrielle Fertigung relevante (AM1.5, größer als 30cm2, tot. area, ohne AR); größer als 10.0 Prozent für ein Modul mit größer als 9 monolith. versch. Zellen (AM1.5, größer als 30cm2, tot. area) ; größer als 8.0 Prozent für ein Modul mit größer als 5 pseudom. versch. Zellen (AM1.5, größer als 30cm2, tot. area); ein testfähiger, flexibler Generator/Demonstrator mit einem spezifischen Gewicht kleiner als 1.0 kg/m2. Das HZB ist Ansprechpartner für das DLR und koordiniert den wissenschaftlichen Bereich des Vorhabens. Eine online Datenbank wird zur Archivierung/Kommunikation der Testdaten zur Verfügung gestellt. Im Bezug auf den CIGSe Herstellungsprozess wird das HZB den mehrstufigen Koverdampfungsprozess bei niedrigen Temperaturen mittels in-situ EDXRD untersuchen und weiter optimieren. Zur Reduzierung optischer Verluste wird die standardmäßig verwendete CdS Pufferschicht durch ein alternatives Material ersetzt.
Das Projekt "PIPV2 - Flexible CIGSe Dünnschichtsolarzellen für die Raumfahrt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HTS GmbH durchgeführt. Erstmals ist eine flexible Cu(In,Ga)Se2 Technologie auf Polyimidfolie als Trägermaterial mit einer Leistungsdichte von knapp 2000 W/kg auf Bauteilniveau national verfügbar. Um das einzigartige Potential dieser Technologie weiter zu entwickeln ist es Ziel der hier beschriebenen Aktivitäten, die im Vorläufer entwickelte Technologie weitreichenden, für Anwendungen im Weltraum relevanten Test zu unterziehen und einzelne Komponenten weiter zu entwickeln, um so deren Effizienz und Zuverlässigkeit weiter zu erhöhen. Die konkreten Ziele sind: größer als 17.5 Prozent im Labor (AM1.5, größer als 0.5cm2, tot. area) ; größer als 12.5 Prozent für standardisierte, für die industrielle Fertigung relevante (AM1.5, größer als 30cm2, tot.l area, ohne AR); größer als 10.0 Prozent für ein Modul mit größer als 9 monolith. versch. Zellen (AM1.5, größer als 30cm2, tot. area) ; größer als 8.0 Prozent für ein Modul mit größer als 5 pseudom. versch. Zellen (AM1.5, größer als 30cm2, tot. area); ein testfähiger, flexibler Generator/Demonstrator mit einem spezifischen Gewicht kleiner als 1.0kg/m2. Der Arbeitsumfang bei der HTS GmbH umfasst vor allem die technologische Entwicklung der Verschaltung (Niettechnologie) und der Trägerstruktur. Hierbei werden für die Optimierung der Verschaltung Standard-Einzelbauteile von den Projektpartnern zur Verfügung gestellt. Weiterhin ist die Entwicklung einer entsprechend flexiblen Trägerstruktur mit einem niedrigen spezifischen Gewicht notwendig. Es werden hierfür die Testverfahren für eine Qualifikation spezifiziert und Tests (intern und extern) durchgeführt.
Das Projekt "New concepts for high efficiency and low cost in-line manufactured flexible CIGS solar cells (HIPOCIGS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Objective: The Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) on glass technology is already heading towards industrial maturity, but to meet the production cost target of below 0.6 /Wp in mid-term and below 0.4 /Wp in long-term, development of highly efficient flexible modules is an attractive option. The ultimate advantage of thin-film technology is the possibility of monolithically connected flexible modules produced with high speed roll-to-roll manufacturing systems. Partners of this proposal have already demonstrated a record efficiency of 14.1 percent for cells on polyimide and greater than 15 percent efficiency cells on metal foil using static deposition processes. However, transfer of static deposition process to in-line deposition on moving substrates brings additional challenges for control of layer composition and interfaces. Choice of appropriate substrate and deposition processes to overcome problems of thermal mismatch-related stress are important for high performance and monolithic cell interconnection. The main goal of the project is to develop innovative flexible substrates and deposition processes suitable for the in-line and/or roll-to-roll production of highly efficient solar modules using thinner (less than 1 micron) CIGS absorbers and with potential for production costs below 0.6 /Wp in future. The objective will be achieved by developing novel concepts in growth of high quality layers and interfaces for efficiency improvement, aiming a new world record efficiency of 16Prozent on polyimide and low-cost metal (mild steel and Al-based) foils. Also, the implementation of in-line compatible buffer, improvements in interconnect technologies and application of multifunctional top layer will lead to an advancement towards roll-to-roll manufacturability of integrated solar modules. This project will help research institutions to maintain a Global lead in CIGS field and will enable the European industries to implement the research excellence in industrial production of low cost flexible CIGS.
Das Projekt "Textile Träger für Photovoltaische Beschichtungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Textilforschungszentrum Nord-West e.V. (DTNW) durchgeführt. Solarzellen, die direkt Licht in Strom umwandeln, sind bereits bekannt. Ihr Wirkungsgrad ist bisher weit vom Optimalen entfernt, aber auch die Herstellungskosten liegen noch relativ hoch. Derartige Solarzellen basieren i.d.R. auf einem Mehrschichtaufbau auf einem Starren Träger (z.B. Glas) oder aus starren Siliziumkristallen, die zwischen Gläsern eingeschweißt sind. Als Halbleiter bietet sich überwiegend amorphes und kristallines Silizium an, jedoch gewinnen Halbleiter auf CuInSe2-Basis an Interesse. Solarzellen aus amorphem Silizium sind bereits auf flexiblen Substraten hergestellt worden. Allerdings ist Ihr Wirkungsgrad sehr gering. Deshalb soll in diesem Projekt der hochwertigere Halbleiter CuInSe2 verwendet werden. Er hat bessere Aussichten auf höhere Wirkungsgrade. Ziel des vorliegenden Projektes liegt darin, wissenschaftliche Grundlagen zu schaffen, inwieweit CuInSe2-Halbleiter auf textilem Träger in geeigneten Schichten abscheidbar sind. Hierzu ist denkbar, hochtemperaturfestes Textilmaterial (z.B. Aramid, Polimid, Glas- oder Kohlefaser) als Basis heranzuziehen, da Halbleiter i.D.R. - auch nach etwaigem galvanischen Abscheidungen - bei höheren Temperaturen getempert werden müssen bzw. da die Abscheidebedingungen oft hohe Temperaturen erfordern. Ebenso sollen Verschaltungskonzepte auf Textilen Trägern erarbeitet werden. Solche flexiblen 'Solarzellen' können auf Flächen installiert werden, die bisher für die starren Anlagen nicht zugänglich sind. Selbst die Gestaltung von Markiesen oder textilen Zeltdächern kann ins Auge gefasst werden. Als aussichtsreichster Ansatz wird zur Zeit die Beschichtung einer Glasfasertextilie mit einem Hochtemperaturlack als Zwischenschicht angesehen. Der Lack hat die Aufgabe die sehr raue Oberfläche der Textilien einzugeben. Der Lack soll dann als Grundlage für die Solarzellenbeschichtung dienen.
Das Projekt "PIPV2 - Flexible CIGSe Dünnschichtsolarzellen für die Raumfahrt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Solarion AG durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Erstmals ist eine flexible Cu(In,Ga)Se2 Technologie auf Polyimidfolie als Trägermaterial mit einer Leistungsdichte von knapp 2000 W/kg auf Bauteilniveau national verfügbar. Um das einzigartige Potential dieser Technologie weiter zu entwickeln ist es Ziel der hier beschriebenen Aktivitäten, die im Vorläufer entwickelte Technologie weitreichenden, für Anwendungen im Weltraum relevanten Tests zu unterziehen und einzelne Komponenten weiter zu entwickeln, um so deren Effizienz und Zuverlässigkeit weiter zu erhöhen. Die konkreten Ziele sind: größer als 17.5 Prozent im Labor (AM1.5, größer als 0.5cm2, tot. area) ; größer als 12.5 Prozent für standardisierte, für die industrielle Fertigung relevante (AM1.5, größer als 30cm2, tot.l area, ohne AR); größer als 10.0 Prozent für ein Modul mit größer als 9 monolith. versch. Zellen (AM1.5, größer als 30cm2, tot. area) ; größer als 8.0 Prozent für ein Modul mit größer als 5 pseudom. versch. Zellen (AM1.5, größer als 30cm2, tot. area); ein testfähiger, flexibler Generator/Demonstrator mit einem spezifischen Gewicht kleiner als 1.0kg/m2. 2. Arbeitsplanung: Solarion übernimmt im Projekt die Bauteil- und Bauteilstackherstellung mit Hilfe seiner Rolle-zu-Rolle Produktion. Ein siebgedrucktes Kontaktgrid wird für Weltraumanwendungen optimiert und evaluiert. In Bezug auf den CIGS Herstellungsprozess wird ein Technologietransfer von den institutionellen Projektpartnern ZSW und HZB zu Solarion vollzogen. Solarzellsimulationen unterstützen das Verständnis der CIGS-Technologie für Weltraumanwendungen.
Das Projekt "PIPV2 - Flexible CIGSe Dünnschichtsolarzellen für die Raumfahrt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Lehrstuhl Keramische Werkstoffe durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Erstmals ist eine flexible Cu(In,Ga)Se2 Technologie auf Polyimidfolie als Trägermaterial mit einer Leistungsdichte von knapp 2000 W/kg auf Bauteilniveau national verfügbar. Um das einzigartige Potential dieser Technologie weiter zu entwickeln ist es Ziel der hier beschriebenen Aktivitäten, die im Vorläufer entwickelte Technologie weitreichenden, für Anwendungen im Weltraum relevanten Test zu unterziehen und einzelne Komponenten weiter zu entwickeln, um so deren Effizienz und Zuverlässigkeit weiter zu erhöhen. Die konkreten Ziele sind: größer als 17.5 Prozent im Labor (AM1.5, größer als 0.5 cm2, tot. area) ; größer als 12.5 Prozent für standardisierte, für die industrielle Fertigung relevante (AM1.5, größer als 30 cm2, tot.l area, ohne AR); größer als 10.0 Prozent für ein Modul mit größer als 9 monolith. versch. Zellen (AM1.5, größer als 30 cm2, tot. area) ; größer als 8.0 Prozent für ein Modul mit größer als 5 pseudom. versch. Zellen (AM1.5, größer als 30 cm2, tot. area); ein testfähiger, flexibler Generator/Demonstrator mit einem spezifischen Gewicht kleiner als 1.0kg/m2. 2. Arbeitsplanung: Der Lehrstuhl Keramische Werkstoffe der Universität Bayreuth wird innerhalb des Verbundprojektes mehrschichtige high-epsilon Beschichtungen entwickeln, diese auf unterschiedliche Bauteile applizieren und umfangreich untersuchen. Hierzu ist es notwendig, die Schichteigenschaften und Applikationsverfahren auf die verschiedenen Substrate anzupassen sowie optimierte Schichtsysteme für die unterschiedlichen Bauteiltypen herzustellen und zu evaluieren.
Das Projekt "PIPV2 - Flexible CIGSe Dünnschichtsolarzellen für die Raumfahrt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Die CIGS-Solarzellentechnologie bietet derzeit das höchste Wirkungsgradpotenzial aller Dünnschichtsolarzellen. In Verbindung mit einem dünnen, leichten Polymersubstrat entsteht dabei die Möglichkeit, Weltraum-Generatoren mit einem besonders hohen Leistung/Gewicht-Verhältnis herzustellen. Das Ziel des Vorhabens besteht darin, die CIGS-Technologie auf Polyimidfolie speziell für Weltraumanwendungen weiter zu entwickeln und ihr zum Durchbruch zu verhelfen. In einer engen Zusammenarbeit kompetenter deutscher Institute und Firmen und unter Zuhilfenahme neuester technologischer Entwicklungen wie z.B. Plasmaanregung während der CIGS-Bedampfung, Rolle-zu-Rolle-Abscheidung, mehrstufige CIGS-Abscheidung, Verwendung von Pufferschichten mit hohem Bandabstand, usw. sollen nicht nur hocheffiziente Testzellen, sondern auch anwendungsrelevante Bauteile auf großer Fläche erzeugt werden. Neben den Wirkungsgraden spielen dabei auch die Kontaktierungs- und Verschaltungstechnik, sowie die Weltraumqualifizierung der hergestellten Bauteile eine wichtige Rolle. Jeder Partner bringt sein spezielles Know-how in das Projekt mit ein. Das ZSW nimmt dabei eine Zwischenstellung zwischen Grundlagenentwicklungen im Labor und industrieller Produktion ein. Durch die neu in das Projekt eingebrachte Rolle-zu-Rolle-Anlage mit einer Beschichtungsbreite von 30cm ist das ZSW in der Lage, einen im Labormaßstab entwickelten Prozess auf produktionsrelevante Fläche zu übertragen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Evonik Industries AG durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer neuen Generation von Membranmodulen auf Basis einer Kompositmembran, hergestellt aus einer Trägermembran aus Polyimid und einer darauf aufgebrachten Trennschicht aus Siliconacrylat, für die Organophile Nanofiltration (OSN - Organic Solvent Nanofiltration) mit verbesserten Eigenschaften. Die daraus gefertigten neuartigen Membranmodule sollen in Schlüsselbereichen der chemischen und pharmazeutischen Industrie erprobt werden. Durch den Einsatz der Organophilen Nanofiltration soll die Energieeffizienz der Trennprozesse verbessert und dadurch die auf die Abtrennung von Lösemitteln entfallenden CO2-Emissionen reduziert werden. Das Vorhaben soll als Wegbereiter der OSN-Technologie einen erheblichen Beitrag dazu leisten, die technische Nutzung dieses ressourcen- und energieeffizienten Verfahrens weiter zu verbreiten. Durch die Integration einer renommierten Hochschule mit weltweit bedeutender Stellung auf dem Gebiet der Membranverfahren soll die OSN-Technologie auch im akademischen Umfeld mehr Beachtung erfahren. Die Projektpartner decken die gesamte Wertschöpfungskette der Membranherstellung und Anwendung ab. Evonik erforscht verbesserte OSN-Membranen und stellt diese CUT zur Verfügung. CUT fertigt
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayer Technology Services GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer neuen Generation von Membranmodulen auf Basis einer Kompositmembran, hergestellt aus einer Trägermembran aus Polyimid und einer darauf aufgebrachten Trennschicht aus Siliconacrylat, für die Organophile Nanofiltration (OSN - Organic Solvent Nanofiltration) mit verbesserter mechanischer Stabilität, Lösemittelbeständigkeit, Selektivität und Permeabilität. Durch den Einsatz der Organophilen Nanofiltration sollen die Energieeffizienz der Trennprozesse verbessert und dadurch die auf die Abtrennung von Lösemitteln entfallenden CO2-Emissionen reduziert werden. Das Forschungsvorhaben behandelt die Herstellung von Membranmodulen zum Einsatz in der Organophilen Nanofiltration. Es ist in fünf Arbeitspakete gegliedert: Arbeitspaket 1 beschreibt die Tätigkeiten in Zusammenhang mit der Herstellung der Kompositmembranen. Diese werden in Arbeitspaket 2 verwendet, um daraus Module im Labor und später auch größerem Maßstab herzustellen. Arbeitspaket 3 beschreibt die Tests, die sowohl mit den Membranen als auch mit den Modulen durchgeführt werden. In Arbeitspaket 4 wird die Generierung eines ACM Modells zur Beschreibung des Stofftransportes an einer OSN-Membran und die Einbindung in ein kommerzielles Simulationswerkzeug behandelt. In Arbeitspaket 5 werden begleitend Prozesssimulationen, Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und Life Cycle Assessments durchgeführt.
Das Projekt "Dünnschichtsolartechnologien der Zukunft - SOLAMO" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Das Projekt SOLAMO hat zum Ziel, die beiden derzeit attraktivsten Dünnschichtsolarzellentypen basierend auf Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) und Perowskiten parallel zueinander weiterzuentwickeln, so dass sie eines Tages in einer Tandemstruktur zusammengeführt werden können. CIGS: Die bereits im letzten Berichtszeitraum bestellte CIGS-Vakuumanlage wurde ausgeliefert, aufgebaut und abgenommen. Alle geforderten Spezifikationen (z.B. Basisdruck) konnten eingehalten werden oder waren noch besser als gefordert. Nach der Inbetriebnahme konnten auf Anhieb bereits relativ gute Absorber abgeschieden werden. Bei einer CIGS- Niedertemperaturabscheidung mit einer nominellen Substrattemperatur von 380 Grad Celsius wurden auf Polymerfolie (Polyimid) CIGS-Schichten in einem 3-Stufenprozess abgeschieden, die nach Aufbringen aller anderen Schichten zu Zellwirkungsgraden von bis zu 14,5 % führten. Auf Glassubstrat konnte im Niedertemperatur-CIGS-Prozess (420 Grad Celsius) sogar ein Wirkungsgrad von 17,2 % erreicht werden. Bei höheren Substrattemperaturen (500 Grad Celsius) lag der maximale Wirkungsgrad auf Glas bei 17,7 %. Der Wirkungsgrad ist dabei nicht direkt mit der Substrattemperatur korreliert, sondern entsteht durch eine komplexe Zusammenwirkung von Natrium- bzw. Kaliumdotierung, Interdiffusion der einzelnen Elemente (Cu, In, Ga, Se) und dem über der Schichtdicke eingebauten Gallium-Zusammensetzungsgradienten. In ersten Niedertemperatur-Versuchen bei 400 Grad Celsius auf Polymerfolie wurde zur Erhöhung der Abscheidegeschwindigkeit die Kupfer-Aufdampfrate in der zweiten Beschichtungsstufe erfolgreich verdoppelt, ohne Einbußen beim Zellwirkungsgrad zu erleiden. Perowskite: Perowskitsolarzellen wurden weiterhin im Standard- und invertierten Aufbau in opaker und semitransparenter Konfiguration untersucht. Im Standard-Aufbau konnte durch die Verwendung von PCBM und Al2O3 Nanopartikeln die Beschichtung verbessert und die unerwünschte Hysterese reduziert werden. Im invertierten Aufbau wurden fast hysteresefreie gut reproduzierbare Effizienzen von ca. 15 % erzielt. Um Kosten zu sparen, wurde versucht, den bisher thermisch verdampften Silber- Rückkontakt durch gesputtertes Aluminium zu ersetzen. Unter Verwendung eines Temperschrittes konnten Wirkungsgrade größer 10 % erreicht werden. Für semitransparente Perowskitzellen wurde als semitransparenter Frontkontakt Indium- Zink-Oxid (IZO) sowohl im Standard als auch im invertierten Aufbau getestet. In beiden Architekturen wurden Wirkungsgrade größer 13 % erzielt. Gleichzeitig blieben 70 % Transmission im Wellenlängenbereich größer als 775 nm für die Nutzung im Tandemverbund mit einer möglichen Subzelle aus CIGS oder Silizium erhalten. Erste Glas-zu-Glas Verkapselungstests zeigten, dass auch nach 9 Monaten Lagerung im Dunkeln noch größer als 12 % Wirkungsgrad (frische Probe 14,9 %) erreicht werden können (entspricht einer relativen Degradation von 18 %). (Text gekürzt)
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