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Institut für Energie- und Klimaforschung

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PATOS

Die Realisierung von PATOS wird finanziell unterstützt von:

BuWiEn

PATOS

Das Projekt PATOS hat zum Ziel, hocheffiziente Solarzellen mit Wirkungsgraden von über 22 % als integriertes Konzept zu entwickeln, wobei insbesondere die Realisierung von niedrigen Produktionskosten im Vordergrund steht. Für den Einsatz im Automobil spielt die optische Erscheinung eine große Rolle. In diesem Vorhaben wird daher als Anwendungsbeispiel die Integration von Solarmodulen in Autodächer erforscht.

Durch die zunehmende Elektrifizierung im Automotivbereich verfügen die heutigen Fahrzeuge zum einen über Batterien mit hoher Ladekapazität, zum anderen wird nach Möglichkeiten gesucht, die mittels elektrischem Strom betriebenen Verbraucher, wie z. B. Klimaanlage und Heizung, möglichst ohne Verlust an Reichweite zu betreiben. Die Integration von Solarzellen direkt in das Fahrzeugdach ermöglicht sowohl das Laden der Batterie beim abgestellten Fahrzeug als auch die signifikante Entlastung des Bordnetzes im Fahrbetrieb. Aufgrund der nur begrenzt verfügbaren Fläche werden für diese Anwendung Solarmodule mit möglichst hohem Wirkungsgrad > 20 % benötigt, die sich zudem noch kostengünstig herstellen lassen. Außerdem stellen die Kundenwünsche an das Design der Fahrzeuge hohe Anforderungen an die optische Gestaltung und geometrische Formgebung der Solarmodule.

Von den bisher verfügbaren Solarzellenkonzepten weist die Silizium-Heterostruktursolarzelle (SHJ = silicon heterojunction) sehr hohe Wirkungsgrade auf mit potenziell kostengünstige Massenproduktion. SHJ-Zellen bieten zudem einen größeren Gestaltungsspielraum für die Konstruktion von geometrisch variablen Modulen.

Für die Herstellung der notwendigen Siliziumbeschichtungen in den SHJ-Zellen sollen im Rahmen des Projekts die bisher üblichen PECVD-Prozesse (PECVD = plasma-enhanced chemical vapor deposition) durch kostengünstigere, sogenannte heißdraht-aktivierte CVD-Prozesse ersetzt werden. Weitere kostenreduzierende Maßnahmen sind der Einsatz von aluminium-dotiertem Zinkoxid als transparente Elektrode statt Indiumzinnoxid , die Verwendung von Kupfer als Metall statt Silber und die Erhöhung der Prozessflexibilität bezüglich Zellform und Metalldesign mittels Laserprozessierung und Elektroplattieren. Die optimierten Zellen werden in einem weiteren Schritt zu Solarmodulen verarbeitet, deren Eignung für eine Integrierbarkeit wird am Beispiel von Autodächern untersucht.

Zur Erreichung der Projektziele steht ein industriell-wissenschaftliches Konsortium zur Verfügung,

Projektpartner:

Audi AG, VON ARDENNE GmbH, a2-solar, RENA Technologies GmbH, Forschungszentrum Jülich GmbH, Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik, Institut für Halbleitertechnik RWTH Aachen


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