Es geht bei diesem Projekt um eine Methode zur Vorausberechnung makroskopischer, insbesondere thermodynamischer Daten von Flüssigkeiten oder komprimierten Gasen ohne Verwendung experimenteller Daten, d.h. nur aus quantenmechanischen Rechnungen, gefolgt von Computersimulationen. Der Rechenaufwand ist sehr hoch, aber wegen der Fortschritte der Computertechnologie inzwischen realisierbar. Zu den Teilproblemen des Projekts zählen u.a. die Berücksichtigung von Dreikörper-Potentialen und thermodynamischen Quanteneffekten, die Konstruktion optimaler intermolekularer Potentiale sowie die Simulation molekularer Fluide, bei denen als Komplikation langreichweitige oder nichtlokale Wechselwirkungen oder Deformationen auftreten können. Erste Untersuchungen (Dampfdruckkurven, Flüssigkeitsdichten und kalorische Daten von Neon, Argon, Krypton und Stickstoff) ergaben Vorhersagegenauigkeiten, die an die Größenordnung der experimentellen Unsicherheit heranreichen. Inzwischen wurden auch Hochdruck-Siedegleichgewichte von Edelgasmischungen 'ab initio' berechnet. Die Globale Simulation könnte eine Alternative oder zumindest eine Ergänzung zum Experiment darstellen, wenn die Messungen sehr aufwendig oder riskant sind, also z.B. bei toxischen, korrosiven, explosiven oder instabilen chemischen Verbindungen.
Die Sonne ist die Hauptquelle der Energie-und Photovoltaik-Solarzellen ermöglichen es uns, Sonnenlicht direkt in Strom umwandeln. Das Ziel dieses Projektes ist es, die physikalischen Mechanismen der Materialien für Solarzellen mit der Hilfe von quantenmechanischen Berechnungen zu verstehen und neue Solar-Materialien durch Experimente zu synthetisieren und zu charakterisieren. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Umwandlungseffizienz von Solarzellen durch Zn (S,O)-Schichten zu erhöhen. In den ZnO-Tandem-Strukturen, kann die kontinuierliche Variation der Bandlücke erreicht werden, so dass Hochenergiephotonen (z.B. blaues Licht) genutzten werden können. Die Uppsala-Gruppe wird Dichtefunktionaltheorie und GW Berechnungen durchzuführen, um die elektronische Struktur von ZnO-Tandem-Solarzellen zu bestimmen. BCCMS wird effiziente Tight-Binding-Methoden anwenden, die die Rechnungen einer größeren Anzahl von Atomen ermöglichen, um als Input für die komplexeren Berechnungen in Uppsala zu dienen. Dongguk Universität wird Legierungen von ZnO und anderen II-VI-Materialien wie Zinksulfid wachsen und charakterisieren, um Solarzellen mit verbesserter Leistung herzustellen.
Der elektrische Widerstand der Metall-Halbleiter-Grenzfläche und die Ladungsträger- Rekombination an der Passivierungsschicht/Halbleiter-Grenzfläche sind zwei wichtige Punkte zur der Verbesserung der heutigen Solarzellenwirkungsgrade. Diese Prozesse sind von quantenmechanischer Natur. Bisher basierten die meisten Studien und Bestrebungen die Eigenschaften von Solarzellen zu verbessern auf phänomenologischen und makroskopischen Materialeigenschaftsmessungen. Ein Hauptgrund dafür sind die großen Herausforderungen die an die theoretische Modellierung gestellt werden, die die Verwendung von anspruchsvollen Methoden basierend auf Grundprinzipien benötigt. Das Ziel von HiperSol ist es eine multi-skala Modellierungsumgebung zu entwickeln, die auf reelle Materialeigenschaften mit Längenskalen anwendbar ist, die mit ab-initio Modellierung nicht erreichbar sind. Danach soll diese Umgebung verwendet werden um wichtige Parameter und Eigenschaften von Kontakt- und Passivierungsschichtengrenzflächen mit Silizium treffend zu beschreiben und Voraussagen zu machen, um die nötigen Durchbrüche in der Solarzellenherstellung zu erreichen und so deren Kosten/Effizienz-Verhältnis beträchtlich zu senken. Das ISC koordiniert das Arbeitspaket zur experimentellen Erforschung der Kontaktformierung von Metallpasten auf Siliziumoberflächen um i) den Kontaktformierungsprozess und ii) den Stromtransport vom Halbleiter in den Metallkontakt besser zu verstehen. Zuerst wird vorn ISC experimenteller Input für die Modellierung der Kontaktgrenzfläche durch unsere modellierenden Projektpartner generiert. Danach wird diese Modellierungsumgebung angewandt um verbesserte Kontaktschemata durch die Formulierung neuer Strukturen und Materialen zu entwerfen. Bis jetzt wurden vom ISC hergestellte Proben von Solarzellenkontakten mit den nötigen Techniken charakterisiert um ein gutes Verständnis der atomistischen Struktur und Morphologie dieser Grenzfläche zu erlangen. Gegenwärtig wird der Stromtransportmechanismus vom Halbleiter in den Metallkontakt mit Hilfe spezieller Testproben untersucht, und seine Abhängigkeit von den geometrischen und elektrischen Halbleiteroberflächeneigenschaften wird erforscht.