Verbundvorhaben: TOP – Hochleitfähige transparente Oxide für die Photovoltaik

Das Ziel dieses Vorhabens ist, die Kontaktierung und Modulintegration von Heterojunction- und Silizium/Perowskit-Tandemsolarzellen deutlich zu vereinfachen. Der Verbrauch an kostenintensiven und seltenen Materialien soll reduziert oder ganz vermieden werden. Die Langzeitstabilität dieser Verbesserungen soll demonstriert werden. Der Schwerpunkt der Arbeiten liegt auf der Vermeidung von teurem Indium in den TCO (transparent conducting oxides) Schichten.

Für dieses Material soll eine Alternative gefunden werden. Nach einer Literaturrecherche sollen potentiell interessante Materialien für die TCO Schichten mittels Sputtern aufgebracht werden. Die Schichten müssen eine Mindestleitfähigkeit und Transparenz haben. Die Leitfähigkeit wird induktiv und mit einer 4-Spitzenmessung bestimmt und die Transparenz mit Reflexions- und Transmissionsmessungen. Die darunter liegenden Schichten dürfen durch den Sputter Prozess nicht beschädigt werden. Dies wird mit Photoleitfähigkeitsmessungen überprüft. Die TCOs solle neben den Heterojuntionsolarzellen auch bei Tandemsolarzellen als Front- und als Grenzschicht zwischen Silizium und Perowskitsolarzelle eingesetzt werden. Als Zwischenschicht kommt eventuell eine größere und somit auch billigere Materialauswahl in Frage, da die Anforderungen an die Querleitfähigkeit deutlich geringer sind. Dagegen ist die Prozesstemperatur bei der Front TCO Schicht stark limitiert. Um die Kosten der Materialien und Prozesse weiter zu senken, ist es von Vorteil komplett auf die Metallisierung der Solarzelle zu verzichten. Im Projekt soll eine direkte Kontaktierung der TCO Schichten mit den Drähten zur Modulverschaltung entwickelt werden. Dabei werden die Materialien in der Verkapselung und im Lot variiert. Für die Charakterisierung der Metall-freien Zellen soll eine temporäre Kontakteinheit entwickelt werden. Ein alterungsstabiles Modul mit einem Wirkungsgrad von 22% und einem Füllfaktor von 80% ist das Endziel.