In der Forschungsgruppe Photovoltaik-Materialforschung wird ein verbessertes Verständnis der Auswirkung von Defekten und Defektreaktionen in Halbleitermaterialien (Silizium und Metallhalogenid-Perowskiten) auf Solarzelleneigenschaften entwickelt. Dazu werden auch Prototyp-Solarzellen entwickelt, um die Auswirkungen auch direkt am Bauelement zu charakterisieren. Mit Hilfe angepasster Prozessschritte (z.B. Getterschritte, Wasserstoff-Passivierung) wird zudem die Materialqualität kontinuierlich verbessert. Weitere Schwerpunkte sind neue Ansätze zur Oberflächenpassivierung, ladungsträgerselektive Kontakte sowie die Entwicklung neuer Messmethoden für die Photovoltaik.
Stabilität und industrielle Relevanz
Ein zentrales Thema ist zudem die Langzeitstabilität unter Feldbedingungen, d. h. Beleuchtung und erhöhten Temperaturen. Unsere Ergebnisse konnten in der Vergangenheit bereits erheblich zur Verbesserung der Stabilität von kristallinen Siliziumsolarzellen beitragen, z.B. durch die Entwicklung von Methoden zur Vermeidung bestimmter lichtinduzierter Defekte. Hier konnten wir erstmals nachweisen, dass der Dotierstoff einen signifikanten Einfluss auf die lichtinduzierte Degradation von Siliziumsolarzellen hat. Die Wahl der Dotierstoffe in heutigen industriell produzierten Solarzellen geht maßgeblich auf diese Untersuchungen zurück. Zudem konnten wir thermische Prozesse entwickeln, die eine stark reduzierte Degradation zur Folge haben. Im Bereich der Oberflächenpassivierung wurden in der Arbeitsgruppe heutige Standard-Passivierschichtsysteme wie z.B. die Al2O3/SiNx-Stapelschichten, die in den meisten heutigen industriell produzierten Solarzellen implementiert sind, entwickelt.
Perowskite: Materialien und Charakterisierung
Ein aktuelles Thema der Forschung umfasst die Entwicklung von Metallhalogenid-Perowskit-Dünnschichten mit niedriger Bandlücke und die Herstellung von Solarzellen-Prototypen daraus. Zudem entwickeln wir aktuell neue, einfach anwendbare Charakterisierungsmethoden für Perowskit-Dünnschichten, mit denen die elektrischen Eigenschaften der Schichten kontaktlos bestimmt werden können. Methoden zur quantitativen Bestimmung der Oberflächenrekombination an passivierten Perowskiten werden ebenfalls entwickelt, um neuartige Materialien als ladungsträgerselektive Kontaktschichten zu evaluieren.
Publikationen
Novel Method for Measuring Carrier Diffusion Lengths in Metal--Halide Perovskites
Grimm, Benjamin and Steckenreiter, Verena and Raugewitz, Annika and Haase, Felix and Brendel, Rolf and Peibst, Robby and Schmidt, JanElectronic Passivation of Crystalline Silicon Surfaces Using Spatial-Atomic-Layer-Deposited HfO2 Films and HfO2/SiNx Stacks
Schmidt, J. and Winter, M. and Souren, F. and Bolding, J. and Vries, H. deImpact of Fast-Firing Conditions on Light- and Elevated-Temperature-Induced Degradation (LeTID) in Ga-Doped Cz--Si
Winter, M. and Walter, D. C. and Schmidt, J.Contactless quasi-steady-state photoconductance (QSSPC) characterization of metal halide perovskite thin films
Grimm, B. and Wolter, S. J. and Schmidt, J.Composition and electronic structure of SiOx/TiOy/Al passivating carrier selective contacts on n-type silicon solar cells
Flathmann, C. and Meyer, T. and Titova, V. and Schmidt, J. and Seibt, M.Ansprechpartner
Prof. Dr. Jan Schmidt
Abteilungsleiter PV: Personal