Über uns

Nachhaltige Photovoltaik - Grundlagen und Technologie

Am IMD 3 – Photovoltaik werden neuartige Materialien sowie innovative Bauelementarchitekturen für nachhaltige Photovoltaik erforscht. Unsere interdisziplinäre Arbeit erstreckt sich über die gesamte Entwicklungskette, von der grundlegenden Halbleiterwissenschaft bis hin zu skalierbaren, kreislaufwirtschaftlichen Technologien. Von entscheidender Bedeutung ist, dass das IMD-3 über eine Forschungsinfrastruktur verfügt, die alle Phasen der Technologieentwicklung abdeckt – von der Rohstoffsynthese über die Schichtabscheidung und die Zellherstellung im Labormaßstab bis hin zum Prototyping kompletter Module und zu langfristigen Freilandtests. Wir nutzen automatisierte Hochdurchsatzverfahren zur Santhese und Charakterisierung und robotergestützte Laborplattformen, um neuartige Absorbermaterialien und Schichtstapel zügig zu identifizieren und zu optimieren. Diese Beschleunigung der experimentellen Arbeit wird durch wissensbasierte und KI-gestützte Datenanalyse ergänzt, um komplexe Mehrschichtsysteme zu verstehen und die Entwicklung neuer Bauelemente im Hinblick auf automatisierte Produktionsabläufe voranzutreiben. Zur Ergänzung des Hochdurchsatz-Screenings führen wir anspruchsvolle physikalische Charakterisierungen und optoelektronische Modellierungen durch – einschließlich optischer Photolumineszenzspektroskopie, elektrischer Zeit- und Frequenzbereichsmethoden sowie der Photoelektronenspektroskopie –, um ein fundiertes, physikalisch fundiertes Verständnis des Ladungsträgertransports, der Rekombination und der Grenzflächenenergetik in druckbaren Materialien zu erlangen. Indem wir Grundlagenforschung und industrielle Anwendung miteinander verbinden, treiben wir skalierbare Solarzellen-Technologien voran und entwickeln Tandemsolarzellen, Silizium-Heteroübergangsbauelemente, Strategien zur silberarmen Metallisierung sowie siliziumbasierte und druckbare Modulkonzepte weiter. Durch gezielte Technologietransferinitiativen wie die Innovationsplattform „Solar TAP“ überbrücken wir aktiv die Lücke vom Labor zur Fertigung, indem wir gemeinsam mit Industriepartnern vielversprechende und neuartige gedruckte PV-Technologien mit vielfältigen Vorteilen entwickeln. Schließlich bewerten und entwickeln wir Photovoltaiksysteme unter Berücksichtigung des gesamten Lebenszyklus. Dabei kombinieren wir Diagnosen zur Zuverlässigkeit im Feld, beschleunigte Alterungstests und Strategien für kreislauffähiges Design, um sicherzustellen, dass Solartechnologien der nächsten Generation eine stabile Langzeitleistung bieten und am Ende ihrer Lebensdauer eine hochwertige Materialrückgewinnung und ein Recycling ermöglichen.