Abteilung Photovoltaik

Die Abteilung Photovoltaik (PV) entwickelt, verbessert und analysiert innovative photovoltaische Komponenten mit dem Ziel, die Stromgestehungskosten aus Photovoltaik signifikant zu reduzieren.  Die Abteilung arbeitet an allen Schritten der Wertschöpfungskette vom Wafer über die Zelle bis zum Modul. Zu den Themen gehören sowohl grundlegende Fragen der Materialforschung als auch die Analyse einzelner Solarzellen mittels Simulation und selbst entwickelter Messverfahren sowie die Optimierung von Zellen und Modulen im Labor. Diese angewandte Forschung konzentriert sich auf kurz- bis mittelfristig industriell umsetzbare Ansätze.

Die sechs Arbeitsgruppen der Abteilung sind in einer Matrixstruktur organisiert (siehe linkes Bild). Das Ziel der Abteilung ist die Einführung von Innovationen in den Weltmarkt (im Bild rechts), der derzeit noch von „Back-Surface-Field“ (BSF-) Zellen dominiert und aktuell auf die „Passivated Emitter and Rear Cell“ (PERC-) Technologie umgestellt wird. Die drei Arbeitsgruppen in der horizontalen Dimension der Matrixstruktur entwickeln Solarzellen. Diese drei Gruppen unterscheiden sich durch den Zeithorizont bis zur erwarteten Markteinführung. In der AG „Industrielle Solarzellen“ sind dies 1 bis 3 Jahre, in der AG „Emergente Solarzelltechnologien“ 3 bis 5 Jahre und in der AG „Zukunftstechnologien Photovoltaik“ 5 bis 15 Jahre. Die Forschungsthemen sollten in der Matrix idealerweise von links nach rechts wandern. Die drei Arbeitsgruppen „PV Materialforschung“, „Charakterisierung und Simulation“ und „Modultechnologien“ in der vertikalen Matrixdimension forschen an Querschnittsthemen, die für alle Generationen von Solarzelltechnologien von Bedeutung sind.

Aktuelle Forschungsthemen

• Verlust- und Sensitivitätsanalysen von Solarzellen auf Basis von Solarzellensimulationen und präzise gemessenen Eingangsparametern
• Schlüsseltechnologien zur kostengünstigen Herstellung von Hocheffizienz-Solarzellen (z.B. poly-Silizium-Kontakte)
• Oberflächenpassivierung von Siliziumsolarzellen (SiO₂, SiN_x, Al₂O₃, a-Si, poly-Si)
• Hocheffiziente PERC-Siebdrucksolarzellen
• Heterojunction-Solarzellen (Polymer/c-Si)
• Hocheffiziente Zellen mit poly-Si on Oxide (POLO)-Kontakten
• Industrienahe Technologie- und Prozessentwicklung
• Sägeverlustfreie Methoden zur Herstellung ultradünner Si-Wafer
• Neue kamerabasierte Charakterisierungsverfahren für Silizium-Materialien, Solarzellen und Module
• Analyse von Defekten in Silizium und ihrer Auswirkungen auf Solarzellen- und PV-Moduleigenschaften
• Neuartige Verbindungstechniken für PV-Module
• Langzeitstabilität von Solarzellen und PV-Modulen
• Mechanische Eigenschaften von Modulen
• Bauelement- und Prozesssimulation