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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Diplom-/Masterarbeit: Herstellung von Silizium-Heterostruktursolarzellen in der IBC-Konfiguration mittels fotolitho-graphischer Strukturierung

Ausschreibendes Institut: IEK-5 - Photovoltaik
Kennziffer: D094/2016, Festkörperphysik, Halbleiterphysik

Das Institut:
Am Institut für Energie und Klimaforschung, Photovoltaik (IEK-5) werden sowohl physikalische Grundlagen als auch Technologien für effiziente und kostengünstigen Solarzellen auf Siliziumbasis untersucht. Dabei wird das gesamte Spektrum der Forschung und Entwicklung von Materialwissenschaft über Prozess- und Solarzellenentwicklung bis hin zur Demonstration von industrierelevanten Herstellungsverfahren abgedeckt. (http://www.fz-juelich.de/iek/iek-5/)

Aufgabengebiet:
Die Silizium-Heterostruktursolarzelle (SHJ) repräsentiert eine neue Generation von Silizium-Wafer Solarzellen, mit denen hohe Wirkungsgrade realisiert werden. Diese sogenannten SHJ-Solarzellen erreichen eine sehr hohe offene Klemmspannung von bis zu 750 mV. Ursächlich für diese hohen Werte ist die hervorragende Passivierung der kristallinen Silizium-Oberflächen am Heteroübergang. Parallel forscht das IEK-5, neben dem Konzept der SHJ-Solarzelle, an der sogenannte IBC-Solarzelle (eng.: Interdigitated Back Contacted) auf Basis von kristallinem Silizium. Bei diesen Solarzellen werden beide elektrischen Kontakte der Solarzelle auf der Rückseite aufgebracht. Dies geschieht durch fotolithographischen Strukturierung der n- und p-Bereiche, sodass Verluste auf Grund von Ladungsträger-Rekombination und Abschattung durch Metallkontakte auf der Vorderseite vermieden werden. Durch die Verringerung dieser Effekte kann die Kurzschlussstromdichten der Solarzelle auf bis zu 42 mA/cm² gesteigert werden. In jüngster Zeit wurden erste Solarzellen präsentiert, welche beide Konzepte (SHJ und IBC) miteinander vereinen. Es wurde gezeigt, dass durch die SHJ-Struktur eine hohe offene Klemmenspannung erzeugt werden kann. Gleichzeitig wurden durch den IBC-Aufbau eine hohe Kurzschlussstromdichte und ein hoher Füllfaktor erreicht. Der Wirkungsgrad der präsentierten Solarzelle beträgt 25,6%. Dies entspricht einem neuen Weltrekord für Solarzellen auf Basis von kristallinem Silizium. Auch das IEK-5 forscht an der Verbindung von SHJ und IBC Solarzellen.

Das Ziel der Arbeit ist die Prozessoptimierung der fotolithographischen Strukturierung der interdigitalen Rückseite von IBC-SHJ Solarzellen. Die Einflüsse der Prozessparameter auf die Solarzelleneigenschaften sollen systematisch untersucht und in einem weiteren Schritt optimiert werden. Zur Charakterisierung der entwickelten Materialien kann auf umfassende Messmethoden vor Ort zurückgegriffen werden. Die Arbeiten finden vorwiegend im Klasse 100 Reinraum der Helmholtz Nanoelectronic Facility (HNF) statt.

Anforderungen:

  • Gute Kenntnisse der Festkörper- und Halbleiterphysik
  • Vorkenntnisse auf dem Gebiet der Fotolithographie oder Photovoltaik erwünscht
  • Strukturierte Arbeitsweise, schnelle Auffassungsgabe, Erfahrungen mit Laborarbeit erwünscht
  • Aufgrund der Vielseitigkeit des Aufgabengebietes sind Flexibilität und Teamfähigkeit notwendig
  • Spaß an experimenteller Arbeit und fachlich kollegialem Austausch
  • Gute Englischkenntnisse in Schrift und Sprache


Die Stelle ist auf ein Jahr befristet.

Kontakt
Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte
Dr. D. Kim
Tel.: 02461/61- 96963
E-Mail: d.kim@fz-juelich.de

Bitte schicken Sie Ihre aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen per E-Mail an
Frau Andrea Mülheims
E-Mail: a.muelheims@fz-juelich.de


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