2020-04-01  –  2023-12-31

874.252,00 EUR

Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), Stuttgart, Baden-Württemberg

03EE1059A

Dünnschichttechnologien Chalkopyrite [EB1022]

01205049/1  –  EFFCIS-II - Hocheffiziente Cu(In,Ga)(Se)2-Dünnschichtsolarzellen und -module durch Verbesserung der Funktionsschichten und Grenzflächen

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE1)

Energie

Um den Wirkungsgrad zu steigern, die Wirkungsgradverteilung zu minimieren, die Stabilität zu gewährleisten und die Kosten für bereits kommerziell erhältliche Solarmodule auf Dünnschichtbasis zu senken, müssen die physikalischen Eigenschaften der Solarzellenhalbleiterschicht sowie deren Kontaktschichten wissensgetrieben verbessert werden. Ziel des geplanten Verbundprojekts ist es, durch die Anwendung neuer innovativer Konzepte und wissensbasierter Optimierungsstrategien die Eigenschaften der Funktionsschichten einer Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGS)-Solarzelle dahingehend zu verändern, dass weitere Steigerungen des Modulwirkungsgrads und eine Reduzierung der Kosten realisiert werden können. Die Innovationen und Modifikationen betreffen die Eigenschaften der CIGS-Schicht und deren bilaterale Kontaktschichten. Die Wirkungsgradziele des Projektes werden durch höchsteffiziente in-situ Diagnostik, modernste orts- und zeitaufgelöste Charakterisierungsmethoden sowie mittels Computersimulation und ab-initio Modellierung unterstützt. EFFCIS-II nimmt die Ergebnisse des Vorläuferprojektes EFFCIS auf und leitet daraus verschiedene neue Forschungsansätze ab: Optimierung der CIGS-Volumeneigenschaften, Erhöhung der CIGS-Bandlücke mit zusätzlichen chemischen Elementen, Reduzierung der CIGS-Schichtdicke und bilaterale Grenzflächenpassivierung. Diese Kombination von neuen Ansätzen und evolutionären Optimierungen lässt einen deutlichen Sprung im Modulwirkungsgrad bei reduzierten Kosten erwarten. Die Ergebnisse des Projektes können direkt von deutschen Dünnschichtfirmen verwertet werden, da die im Projekt abgeschiedenen Absorber- und Kontaktschichten mit Verfahren, die auch industriell zum Einsatz kommen, hergestellt werden. Der Fokus des ZSW-Teilvorhaben liegt auf R&D Indium-basierter Pufferschichten, die mittels Sputtern oder CBD abgeschieden werden. Diese Puffer werden auch in Kombination mit CIGS mit einer erhöhten Bandlücke eingesetzt, die mittels verstärkter Galliumzugabe erzielt wird.