HZB erhält Fördermittel, um den Herstellungsprozess für CIGS-Solarzellen zu optimieren
Sebastian Schmidt zeigt eines der CIGS-Module. © HZB
Das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) hat ein großes Projekt eingeworben, um mit Partnern aus Deutschland und den Niederlanden den Herstellungsprozess für CIGS-Dünnschichtsolarzellen weiter zu optimieren. Der vakuumfreie Prozess kommt ohne giftige Gase aus und wird günstiger. Das Projekt läuft unter dem Akronym ACCESS-CIGS, das für „Atmospheric Cost Competitive Elemental Sulpho-Selenisation for CIGS” steht.
Am Photovoltaik-Kompetenzzentrum (PVcomB) des HZB, in Adlershof entwickeln Expertinnen und Experten einen innovativen Prozess, um CIGS-Schichten für die Anwendung in Dünnschicht-Solarzellen herzustellen. CIGS steht dabei für die Verbindung Cu(In,Ga)(Se,S)2 aus Kupfer, Indium, Gallium, Selen und Schwefel. Die polykristalline CIGS Solarzellentechnologie zeichnet sich insbesondere durch hohe Effizienzen auf Zellniveau und hohe Energieerträge für Solarmodule aus.
Der am PVcomB verfolgte Prozess benötigt kein Vakuum und verwendet elementares Selen und Schwefel, um die metallische Vorläuferschicht aus Kupfer-Indium-Gallium in eine polykristalline CIGS-Halbleiterschicht umzuwandeln. Dies hat den Vorteil, dass der Prozess ohne den Einsatz von giftigen Gasen wie Selenwasserstoff (H2Se) auskommt und somit Produktionskosten spart. Dadurch könnte die Herstellung von CIGS-Solarmodulen deutlich günstiger werden und so die Technologie in der derzeit angespannten Marktlage unterstützen.
Dem PVcomB ist es gelungen, innerhalb der SOLAR-ERA.NET Initiative Fördermittel in Höhe von 800.000 € einzuwerben. Im Rahmen eines binationalen europäischen Konsortiums werden sie damit in den nächsten zwei Jahren technologieorientiert daran arbeiten, die Selenversorgung zu optimieren und ihren Einfluss auf den Kristallisationsprozess zu verbessern.
Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit den Firmen TNO/Solliance und Smit Thermal Solutions, beide ansässig in Eindhoven in den Niederlanden, und mit der Firma Dr. Eberl MBE Komponenten aus Weil der Stadt auf deutscher Seite, durchgeführt.
- Imaging-Ellipsometrie für die Prozesskontrolle in DünnschichtbauelementenEin deutsch-israelisches Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Andreas Furchner hat gezeigt, wie Imaging-Ellipsometrie die zerstörungsfreie Charakterisierung und Qualitätskontrolle mikrostrukturierter MXene-Dünnschichten während der Bauelementherstellung ermöglicht. Die Autoren nutzten zwei komplementäre ellipsometrische Ansätze für einen präzisen, skalenübergreifenden Zugang zu Materialeigenschaften. Die Arbeit etabliert Imaging-Ellipsometrie als leistungsfähige Methode zur Überwachung von Schichthomogenität, Bauelementintegrität und Funktionalität entlang des Herstellungsprozesses, einschließlich lithografischer Schritte. Die Studie wurde in Applied Physics Letters veröffentlicht und als „Editor’s Pick“ ausgewählt.
- Kühlung von Impfstoffen im ländlichen Kenia: Solarlösung ausgezeichnetIm Mai ist Tabitha Awuor Amollo zu Gast am HZB und analysiert Perowskit-Solarzellen an BESSY II. Die kenianische Physikerin von der Egerton University in Nairobi wurde kürzlich für ihre Leistungen in Forschung und Lehre mit einem außerordentlichen Preis gewürdigt. Für die Entwicklung eines solarbetriebenen Kühlsystems, das in ländlichen Gesundheitszentren eingesetzt werden kann, erhielt sie den „2026 Organization for Women in Science for the Developing World (OWSD)–Elsevier Foundation Award“. Im Interview mit Antonia Rötger spricht sie über dieses außergewöhnliche Projekt, aber auch über die Schwierigkeiten, ein Labor am Laufen zu halten.
- BESSY II: Eingebauter Sauerstoff verkürzt die Lebensdauer von FeststoffbatterienFeststoffbatterien sind sicher und leistungstark, aber ihre Kapazität nimmt zurzeit noch rasch ab. Ein Team der TU Wien, der Humboldt-Universität zu Berlin und des HZB hat nun eine TiS₂|Li₃YCl₆-Halbzelle an BESSY II analysiert. Dafür nutzte das Team eine spezielle Probenumgebung, die eine zerstörungsfreie Untersuchung unter realen Betriebsbedingungen ermöglicht. Durch die Kombination von Weich- und Hart-Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS und HAXPES) konnte ein neuer Degradationsmechanismus identifiziert werden. Dabei spielte das Element Sauerstoff eine besondere Rolle. Die Studie liefert wertvolle Einblicke, um Design und Fertigung von Feststoffbatterien zu verbessern.