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s/slizium/Silizium/gi

Sekundärsilicium für den Einsatz in der Chemieindustrie, Teilvorhaben: Nasschemische Aufbereitung

Nachhaltige, umweltfreundliche, sichere Hochenergie-Lithium-Ionen-Batterien, HighSafe-III - Nachhaltige, umweltfreundliche, sichere Hochenergie-Lithium-Ionen-Batterien

Entwicklung von TOPCon IBC Zellen mit gesputterten Poly-Si Kontakten, Innovative Strukturierung von PVD-Schichten, Teilvorhaben: Entwicklung von TOPCon IBC Zellen mit gesputterten Poly-Si Kontak-ten, Innovative Strukturierung von PVD-Schichten

Linking nutrient cycles, land use and biodiversity along an elevation gradient on Mt. Kilimanjaro

To understand impacts of climate and land use changes on biodiversity and accompanying ecosystem stability and services at the Mt. Kilimanjaro, detailed understanding and description of the current biotic and abiotic controls on ecosystem C and nutrient fluxes are needed. Therefore, cycles of main nutrients and typomorph elements (C, N, P, K, Ca, Mg, S, Si) will be quantitatively described on pedon and stand level scale depending on climate (altitude gradient) and land use (natural vs. agricultural ecosystems). Total and available pools of the elements will be quantified in litter and soils for 6 dominant (agro)ecosystems and related to soil greenhouse gas emissions (CO2, N2O, CH4). 13C and 15N tracers will be used at small plots for exact quantification of C and N fluxes by decomposition of plant residues (SP7), mineralization, nitrification, denitrification and incorporation into soil organic matter pools with various stability. 13C compound-specific isotope analyses in microbial biomarkers (13C-PLFA) will evaluate the changes of key biota as dependent on climate and land use. Greenhouse gas (GHG) emissions and leaching losses of nutrients from the (agro)ecosystems and the increase of the losses by conversion of natural ecosystems to agriculture will be evaluated and linked with changing vegetation diversity (SP4), vegetation biomass (SP2), decomposers community (SP7) and plant functional traits (SP5). Nutrient pools, turnover and fluxes will be linked with water cycle (SP2), CO2 and H2O vegetation exchange (SP2) allowing to describe ecosystem specific nutrient and water characteristics including the derivation of full GHG balances. Based on 60 plots screening stand level scale biogeochemical models will be tested, adapted and applied for simulation of key ecosystem processes along climate (SP1) and land use gradients.

Verschaltung von Zellen mit ECA und Bleieinfang und Stabilität der Rückwärtsspannung von Perowskit-Solarzellen und Perowskit-Si-Tandemsolarzellen (Stabile und leistungsstarke Perowskit/Silizium-Tandemsolarmodule hergestellt in Deutschland), Teilvorhaben: Erforschung industrienaher Prozesse der PVSK/Si Tandemzelle

Solarmodule mit Tandemsolarzellen werden als die nächste Generation von Solarmodulen gesehen, mit denen deutlich höhere Wirkungsgrade als mit heutigen Solarmodulen erreicht werden können. Diese Technologie wird zudem für den Wiedereinstieg Deutschlands in die Herstellung von Solarmodulen entscheidend sein. Große Chancen werden dabei Modulen aus sogenannten monolithischen Perowskit-Silizium Tandem-Solarzellen zugeschrieben, da diese dem jetzigen Standardprodukt im Aufbau sehr ähnlich sind und das Zellkonzept auf der heutigen Silizium Zelltechnologie aufbaut. Voraussetzung für ihren Erfolg wird aber eine vergleichbare Lebensdauer sein. Im Teilvorhaben von Oxford PV geht es um das Herzstück solcher Module nämlich den Perowskit/Silizium Tandemzellen. Diese befinden sich noch in einem vorkommerziellen Stadium bzw. Technology Readiness Level im Gegensatz zu den sonstigen Technologien, die im Verbund erforscht werden. Somit trägt Oxford PV das größte Risiko der Partner. Auf Grund der noch sehr dynamischen Entwicklungen im Feld der Perowskit-Solarzellen sind Änderungen an mehreren Prozessschritten geplant, konkret bei der Metallisierung, welche mit der Verbindungstechnologie von den Modul-Partnern abgestimmt werden muss, bei den Kontaktschichten sowie bei der Absorberschicht.

Hocheffiziente Elektroden mit ultraleichten Stromsammlern auf Gewebebasis für Lithium-Ionen-Batterien

Das Ziel des Vorhabens revoLect besteht in der Schaffung neuartiger Elektroden mit leichten Stromkollektoren auf Gewebebasis für Lithium-Ionen-Batterien (LIB) und einer signifikanten Erhöhung der spezifischen Energiedichte. Der Einsatz von reinem Silizium als aktives Anodenmaterial in Kombination mit einer leichten und angepassten Gewebestruktur soll dafür mit die Grundlage bilden. Das Ziel des FEP besteht in der Entwicklung eines Verfahrens zur vorteilhaften Abscheidung des Siliziums auf neuartigen Geweben. Die Schichtdicke des Siliziums und die Gewebestrukturen sind so aufeinander abzustimmen, dass hinsichtlich der gravimetrischen Energiedichte der Anode ein Optimum erzielt wird. Ein weiteres Ziel besteht in der Entwicklung eines dazu passenden und ökonomisch attraktiven Rolle-zu-Rolle Verdampfungsprozesses, mit dem bei einer Prozessgeschwindigkeit von 1m/min eine Schichtdicke von mindestens 9µm Silizium abgeschieden werden kann, was einer Kapazität von ca. 3 mAh/cm² entspricht.

Hocheffiziente Elektroden mit ultraleichten Stromsammlern auf Gewebebasis für Lithium-Ionen-Batterien, Teilvorhaben: Entwicklung von Vakuumtechnologien zur produktiven Abscheidung kolumnarer Siliziumschichten auf Gewebe

Das Ziel des Vorhabens revoLect besteht in der Schaffung neuartiger Elektroden mit leichten Stromkollektoren auf Gewebebasis für Lithium-Ionen-Batterien (LIB) und einer signifikanten Erhöhung der spezifischen Energiedichte. Der Einsatz von reinem Silizium als aktives Anodenmaterial in Kombination mit einer leichten und angepassten Gewebestruktur soll dafür mit die Grundlage bilden. Das Ziel des FEP besteht in der Entwicklung eines Verfahrens zur vorteilhaften Abscheidung des Siliziums auf neuartigen Geweben. Die Schichtdicke des Siliziums und die Gewebestrukturen sind so aufeinander abzustimmen, dass hinsichtlich der gravimetrischen Energiedichte der Anode ein Optimum erzielt wird. Ein weiteres Ziel besteht in der Entwicklung eines dazu passenden und ökonomisch attraktiven Rolle-zu-Rolle Verdampfungsprozesses, mit dem bei einer Prozessgeschwindigkeit von 1m/min eine Schichtdicke von mindestens 9µm Silizium abgeschieden werden kann, was einer Kapazität von ca. 3 mAh/cm² entspricht.

Perowskit auf Q.antum (NEO) Tandemzellen 2, Teilvorhaben: Abschwächung ionischer Leistungsverluste für stabile Perowskit/Q.antum Tandemzellen

Metall-Halogenid Perowskite werden als eine herausragende Materialklasse in der Photovoltaik für zukünftige Hocheffizienz-Solarzellen angesehen, weil diese kostengünstig und skalierbar mit der bewährten Silizium Technologie in Tandemsolarzellen kombiniert werden können. Seit 2015 werden solche Tandemsolarzellen intensiv erforscht und gerade in den letzten Jahren gab es immensen Wissenszuwachs und Entwicklungserfolge. So können im Labormaßstab heutzutage weit über 30 % Energieausbeute erzielt werden. Allerdings werden diese Ergebnisse noch vorwiegend mit Silizium Heterokontakt Bottomzellen erzielt, die nur einen kleinen Marktanteil besitzen. Einige Teams aus Wissenschaft und Industrie, darunter auch die Antragsteller im vorherigen Projekt PeroQ, konnten aber auch erstaunliche Wirkungsgradsteigerungen für Perowskit/Silizium Tandemsolarzellen auf Basis von PERx/TopCon Bottomzellen zeigen. Zum Beispiel wurde eine Tandemzelle auf einer Q.ANTUM Bottomzelle mit einem Wirkungsgrad von 28,7 % demonstriert, was das hohe Potential dieser massenmarkttauglichen Technologie demonstriert. Ziel in diesem Folgeprojekt PeroQ-2 ist es nun, den in PeroQ gelegten Grundstein für die Perowskit/Silizium Tandemtechnologie auf Q.ANTUM (NEO) Bottomzellen weiter auszubauen und auf ein höheres Technology readiness level (TRL) zu heben. Dies wird durch den Einsatz von massenfertigungstauglichen Prozessen und Materialien (Ko-Verdampfen des Perowskit-Absorbers), der Skalierung der Zellfläche auf eine volle Waferfläche (M6 und M10), hinreichende Langzeitstabilitäten und der Erforschung von Verlustmechanismen realisiert. Um die Grundlage für weitere Leistungs- und Stabilitätsverbesserungen zu legen, unterstützt die Uni Potsdam das Projekt durch den Einsatz und die Entwicklung von innovativen Charakterisierungsmethoden die eine globale Analyse der Verlustmechanismen ermöglichen. Als Ziel strebt das Konsortium Qcells, HZB und Uni Potsdam eine Tandemeffizienz von 28 % auf voller Waferfläche an.

Kosteneffiziente Prozesse für hocheffiziente III-V/Si Tandem-Solarmodule mit mindestens 30 % Wirkungsgrad, Teilvorhaben: Erforschung der Nano-Polituren für III/V-Schichten und Silizium für verlustarmes Bonding

Der Wafer-Bonding Prozess ist ein essenzieller Prozess zur elektrischen und mechanischen Verbindung der III-V Top-Zelle mit der Si Bottom-Zelle. Bei der Durchführung schädigungsarmer Bonding-Prozesse spielt eine saubere Oberfläche eine entscheidende Rolle. Daher steht die Entwicklung kosteneffizienter Politurprozesse im Fokus des Projektes.

Entwicklung von Siebdruck-Pastensystemen auf Basis alternativer leitfähiger Füllstoffe zur nachhaltigen Substitution von Silber als primärer Rohstoff für die Kontaktierung von Silicium Heterojunction Solarzellen, Teilvorhaben: Entwicklung und Herstellung von Bio-Kohlenstoff Partikelsystemen

Das Projektvorhaben 'Silver-Lining' adressiert eine der zentralen Herausforderungen für eine zukunftsorientierte PV-Fertigung, welche insbesondere für die Produktion von Si Heterojunction-Solarzellen und Modulen in Deutschland besonders kritisch ist. Das Problem hat seinen Ursprung in der Frage nach einer weiteren Skalierbarkeit bei anhaltender Nutzung von Silber als primären leitfähigen Rohstoff zur Kontaktierung der Solarzelle. Studien zeigen, dass eine weitere Skalierung in Multi-TW Dimensionen mit der weltweiten Fördermenge von Silber kaum vereinbar ist. Dies wird über die Entwicklung von Siebdruck-Pasten mit alternativen leitfähigen Füllstoffen ermöglicht. Zur Reduktion des Silbereinsatzes werden Kupfer-basierte Partikelsysteme mit dünner Silberbeschichtung mit einem maximalen Ag-Anteil von 15%-25% entwickelt. Die darauf aufbauenden Pastensysteme werden für die vorderseitige Feinlinien-Metallisierung von SHJ Präkursoren eingesetzt. Des Weiteren wird für die Rückseitenkontaktierung von SHJ Solarzellen leitfähiger klimafreundlicher Bio-Kohlenstoff als Füllstoff entwickelt, da die Nutzung von Kupfer als Ersatzmaterial für Silber langfristig selbst kritisch hinsichtlich der Nachhaltigkeit im Zuge des Klimawandels zu bewerten ist. Die vielversprechenden Pastenrezepturen werden in der Pilot-Zellfertigung von Meyer Burger erprobt.

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