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.
- Magnetische Bildgebung: Mikroblumen verstärken das lokale MagnetfeldMaterialien mit magnetischen Nanostrukturen bieten viele Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise in der Spintronik. Um solche Materialien zu untersuchen, sind magnetisch empfindliche Bildgebungsverfahren im Nanobereich geeignet, bisher konnten während des Bildgebung jedoch nur schwache Magnetfelder angelegt werden. Nun hat eine internationale Forschungsgruppe unter der Leitung von Dr. Sergio Valencia vom HZB einen Ansatz entwickelt, der diese Einschränkung überwindet. Das Team entwarf winzige Magnetflusskonzentratoren (MFCs). Die Geometrie der MFCs ähnelt einer Blume und fokussiert das angelegte Magnetfeld auf das Zentrum, in dem die Probe sitzt. Die „Mikroblumen“, die das Magnetfeld lokal verstärken, können in vielen nanometrischen magnetischen Mikroskopieverfahren eingesetzt werden.
- CIGS-Perowskit-Tandemzelle erreicht Rekordwirkungsgrad von 25,5 %Ein Berliner Team aus Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und Center for the Science of Materials Berlin (CSMB) an der Humboldt-Universität zu Berlin hat einen neuen Rekord für eine Tandemsolarzelle aufgestellt. Durch die Kombination einer CIGS-Halbleiterschicht mit Perowskit gelang es ihnen, 25,5 % des Sonnenlichts in elektrische Energie umzuwandeln. Der bisherige Rekord für diese Materialkombination und diese Zellgröße lag bei 24,6 %. Der neue Rekord wurde zertifiziert und ist in den Solar Cell Efficiency Tables (den „Green Tables“) zu finden, die als Nachschlagewerk für die weltweite Photovoltaik-Gemeinschaft gelten.
- Unordnung erzeugt neue Eigenschaften in VerbindungshalbleiternEin internationales Forschungsteam hat gezeigt, dass intrinsische Unordnung im Verbindungshalbleiter CuInSnS₄ genutzt werden kann, um dessen optische Eigenschaften zu beeinflussen. Optische Anregungen (Exzitonen) reagieren empfindlich auf die lokale Anordnung der Atome. Dabei zeigen sie überraschenderweise eine richtungsabhängige Reaktion, obwohl die durchschnittliche Kristallstruktur kubisch ist. Diese Erkenntnisse werfen ein neues Licht auf den Zusammenhang zwischen Unordnung und Materialeigenschaften und eröffnen neue Möglichkeiten für ein gezieltes „Unordnungs-Engineering“ in optoelektronischen und photokatalytischen Bauelementen.