Die Arbeitsgebiete der Abteilung

Die Forschungsthemen des Institutes sind den folgenden Topics der POF III zugeordnet:

Diese sind über die Nutzung der analytischen Methoden und technologischen Verfahren der Abteilung personell und organisatorisch eng verzahnt.

Polykristalline Silizium-Dünnschichtsolarzellen

Polykristalline Silizium-Dünnschichtsolarzellen

Flüssigphasenkristallisiertes Silizium auf Glas (LPCSG), das mittels Elektronenstrahl-Kristallisation (EBC) oder Laser-Kristallisation (LC) hergestellt wurde, ähnelt dem wafer-basiertem multikristallinen Si. Dieses Material bietet das Potenzial, die Vorteile der Dünnschichttechnologien (geringe Kosten) mit den Vorteilen der wafer-basierten Si-Photovoltaik (hohe Wirkungsgrade) zu verknüpfen und somit die Limitierungen der etablierten Si-Dünnschichttechnologien zu überwinden.

Silizium-Basierte Heterostrukturen

Silizium-Basierte Heterostrukturen

Solarzellen basierend auf Mono-, Poly- oder Dünnfilmsilizium, bei denen die hochdotierten Schichten des Front- und Rückkontakts aus der Gasphase bei niedrigen Temperaturen abgeschieden werden. Der Heterokontakt wird dann vom Si-Absorber und einem Material mit höherer Energielücke gebildet (TCO, a-Si:H, SiC). Insbesondere wird ein gezieltes "Interface Engineering" beim Übergang vom Si-Absorber zum Heteroemitter angestrebt.

Hybridstrukturen aus anorganischen und organischen Materialien

Hybridstrukturen aus anorganischen und organischen Materialien

Die Verbindung zweier Materialien erzeugt häufig eine Vielzahl neuer Eigenschaften und Funktionalitäten. Bei der Erforschung von Hybridstrukturen werden organische Materialien mit anorganischen Materialien (z.B. Halbleitern) kombiniert. Typische Vorzüge der organischen Moleküle sind etwa hohe Absorptionsquerschnitte für Licht oder große elektrische Dipolmomente entlang von Molekülachsen, die beliebig variiert werden können. Anorganische Halbleiter zeigen aufgrund ihrer kristallinen Ordnung häufig deutlich höhere Ladungsträgerbeweglichkeit und besseren Stromtransport. Die Vorzüge beider Welten zu kombinieren und gleichzeitig ihre Nachteile zu minimieren ist die Herausforderung der Hybridforschung.

Perovskite

Perovskite

Mit Hilfe von hybriden Metall-Halogenid Perowskiten wurden in letzter Zeit Solarzellen mit Wirkungsgraden oberhalb von 20% realisiert. Die Materialklasse eignet sich ferner hervorragend für die Kombination mit kristallinem Silizium in sogenannten Tandemsolarzellen. Die Herausforderungen für eine kommerzielle Nutzung sind unter anderem ein besseres Verständnis der Defektbildung sowie der mikroskopischen Abläufe bei der Ladungsträgertrennung in diesen Materialien.

 

Electron paramagnetic resonance (EPR)

Elektronen-Spin-Resonanz

Electron paramagnetic resonance (EPR) ist eine spektroskopische Methode zur Untersuchung von Materialien, in denen ungepaarte Elektronenspins vorliegen (z.B. organische Radikale, freie Ladungsträger, Defekte in Halbleitern oder Übergangsmetallionen). Eingesetzt wird die EPR in unserem Labor zur Untersuchung des Struktur-Funktions-Zusammenhanges in Systemen für die Energieerzeugung und -konversion, insbesondere Solarzellen. Für diesen Zweck entwickeln wir dedizierte Multifrequenz- und Multiresonanz-EPR-Instrumente, mit Anregungsenergien im GHz- bis THz-Bereich. Vollständig prozessierte elektronische Bauteile werden mit Hilfe indirekter optischer und/oder elektrischer EPR-Detektionsverfahren in operando untersucht.

Elektronische Struktur von Halbleitergrenzflächen

Elektronische Struktur von Halbleitergrenzflächen

  • UPS, XPS, ARUPS, LEED, STM, SIMMS
  • Epitaxie von CuInS2 auf verschiedenen Si-Flächen (Wachstumsdynamik CuInS2)
  • ZnO auf verschiedenen Si-Flächen (Halbleiter/Oxid-Grenzfläche)
  • TiO2 auf Chalkopyriten
  • Interkalationssysteme und Na/TiS2-Interkalationsbatterien
  • Pufferschichten mit Schichtgitterchalkogeniden