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Masterarbeit: Entwicklung von transparenten, elektrisch leitfähigen Oxiden für flexible Dünnschichtsolarzellen

Ausschreibendes Institut: IEK-5 - Photovoltaik
Kennziffer: D078/2014, Elektrotechnik oder Nanostrukturtechnik

Projekt:

Auf Metall- oder Plastikfolien hergestellte flexible Solarmodule bilden eine attraktive Alternative zu konventionellen silizium-basierten Modulen auf starren Glas- oder Metallsubstraten. Dies liegt an zahlreichen Vorteilen wie z.B. (i) Kompatibilität mit einem Rolle-zu-Rolle-Prozess, der die Produktion von verschiedenen Längen und Breiten ermöglicht und die Produktionskosten sowie Energierückgewinnungszeit reduziert, (ii) Flexibilität und einfache Handhabung, (iii) geringes Gewicht und einfache Installation. Typischerweise sind die flexiblen Substrate aus lichtundurchlässigen oder nur wenig transparenten Materialien wie Edelstahl oder hochtemperaturbeständige Polymere, die mit der Standardherstellungstemperatur der Siliziumschichten (etwa 180 °C und höher) vereinbar sind. Diese Substrate erfordern Solarzellen in der sogenannten Substrat-Konfiguration bei der das Licht durch die Schichtseite einfällt. Die Verwendung von Solarzellen in der Superstrat-Konfiguration mit Beleuchtung durch das Substrat bietet dagegen zahlreiche Vorteile, erfordert aber offensichtlich ein transparentes Substrat sowie elektrischen Kontakt.

Das Ziel dieses M.Sc. Projektes ist die Entwicklung von transparenten, elektrisch leitfähigen Oxiden (transparent conductive oxide – TCO) für die Verwendung in flexiblen Dünnschichtsilizium-Solarzellen in Superstrat-Konfiguration. Die zu verwendenden Plastiksubstrate bestehen aus Polyethylenterephthalat (PET), ein sehr günstiges, leichtes (ca. siebenmal leichter als Stahl), flexibles sowie hochtransparentes Substrat. Das spezielle Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung von verschiedenen TCO Schichten bei tiefen Prozesstemperaturen (T ≤ 140°C). Die Arbeit beinhaltet: (i) Präparation der TCO Schichten mittels Sputtern unter Variation verschiedener Parameter (Gasflussverhältnis, Druck, Leistung, Temperatur, Schichtdicke), (ii) elektrische und optische Charakterisierung der Schichten (Hall-Mobilität, Ladungsträgerkonzentration, spezifischer Widerstand, Transmission- und Reflexionsmessungen), (iii) Bewertung von Lichteinfangstrukturen (Haze und winkelaufgelöste Streuung) sowie dem Kompromiss zwischen elektrischen und optischen Eigenschaften, (iv) Charakterisierung von Solarzellen (Strom-Spannungs-Kennlinien und Quantenausbeute). Das M.Sc. Projekt wird in dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) finanzierten Netzwerkprojekt „FlexSol - Entwicklung und Untersuchung der Beschichtung von Folienbändern mit Kontakten, Barrieren und Solarzellen“ eingebunden sein.

Kontakt:

Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte
Dr. Vladimir Smirnov, Frau Karen Wilken
Institut für Energie- und Klimaforschung - Photovoltaik (IEK-5)
Tel. (02461) 61 4855
v.smirnov@fz-juelich.de
k.wilken@fz-juelich.de

Bitte schicken Sie Ihre Bewerbungsunterlagen per E-Mail an

Frau Andrea Mülheims
E-mail: a.muelheims@fz-juelich.de


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