Arbeitsgruppe Zukunftstechnologien Photovoltaik

Ansprechpartnerin
Dr. Sarah Kajari-Schröder
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Rückkontakt-Solarzellen aus 290 µm, 90 µm und 45 µm (Epitaxie-Schicht aus PSI Prozess) dünnem Silizium.

Verdampfungsanlage für organische Materialien.

Die Photovoltaik entwickelt sich technologisch und ökonomisch stetig weiter. In der Arbeitsgruppe „Zukunftstechnologien Photovoltaik“ richten wir unseren Fokus bewusst auf Entwicklungen, die einen Schritt über die aktuellen evolutionären Entwicklungen der Standard-Technologien hinausgehen. So erarbeiten wir Optionen für die künftige Photovoltaik, die ganz neue Potenziale eröffnen. Aktuell spannen unsere Arbeiten den Bereich vom Kerfless Wafering mit dem porösen Silizium (PSI) Prozess bis zu epitaxiefreien Tandemsolarzellen auf Silizium auf. Die Arbeitsschwerpunkte der AG Zukunftstechnologien Photovoltaik sind insbesondere:

Kerfless Wafering

Beim konventionellen Sägen von Wafern gehen etwa 40% des wertvollen Siliziummaterials verloren. Alternative Wafering-Technologien, die ohne diesen Sägeverlust auskommen, werden unter dem Begriff „Kerfless wafering“ zusammengefasst. Unsere Arbeitsgruppe befasst sich mit Technologien, die nicht nur den Sägeverlust vermeiden, sondern auch verschiedene Waferdicken einfach ermöglicht, vom „drop-in replacement“ Wafer, der in der aktuellen Produktion verwendet werden kann, bis zum sehr dünnen (< 100 µm) Wafer. Im Zentrum steht bei uns der poröse Silizium (PSI) Prozess, bei dem wir monokristalline Schichten epitaktisch auf ein elektrochemisch porosiziertes Wachstumssubstrat wachsen, die Schichten mechanisch ablösen und auf dem abgelösten Siliziumwafer ein hohes Wirkungsgradpotential für die Solarzellenproduktion erreichen.

Epitaxiefreie Tandemsolarzellen auf Silizium

Die rasante Entwicklung der Siliziumsolarzellen bringt das physikalische Wirkungsgradlimit in greifbare Nähe. Für weitere Reduktion der Systemkosten der PV ist es jedoch sehr attraktiv, den Wirkungsgrad der Solarzellen noch weiter zu erhöhen. Tandemsolarzellen mit einer Silizium-Bottom-Solarzelle sind dafür ein aussichtsreicher Kandidat, da sie die etablierte und robuste Siliziumtechnologie nutzen und zugleich einen höheren Wirkungsgrad erreichen können. Die ökonomischen Anforderungen an Tandemsolarzellen und -module sind jedoch hoch: ein Tandemmodul darf bei angenommener doppelter Leistung nicht teurer sein als zwei konventionelle Module aus Siliziumsolarzellen. Deshalb arbeiten wir in der AG Zukunftstechnologien Photovoltaik an der Entwicklung von Materialien für Top-Solarzellen, die epitaxiefrei und damit kostengünstig hergestellt werden können.