Höherer Wirkungsgrad, geringere Energierücklaufzeit: Durch die Kombination universitärer Grundlagenforschung mit technologischer Entwicklung wurde in diesem Kooperationsprojekt eine deutliche Steigerung des resultierenden Zell- und Modulwirkungsgrades von CIS-basierter Dünnschichtphotovoltaik erreicht.
Im Forschungsprojekt CIS-Qualitätsoffensive im Bereich der Dünnschicht-Photovoltaik wurde erfolgreich an der Erforschung und Optimierung der elektronischen Materialqualität und der strukturellen Homogenität des CIS-Verbindungshalbleiters Kupfer-Indium-Gallium-Disulfoselenid Cu(In,Ga)(Se,S)2 gearbeitet. Mit Hilfe der im Kooperationsprojekt gewonnenen Erkenntnisse aus universitärer Grundlagenforschung und technologischer Entwicklung konnte eine deutliche Steigerung des resultierenden Zell- und Modulwirkungsgrades von CIS-basierter Dünnschichtphotovoltaik erreicht werden.
Rechts: STEM-EDX-Abbildungen, die die Verteilung der unterschiedlichen Elemente darstellen (Quelle: AVANCIS GmbH & Co. KG)
Während der Rekordwirkungsgrad der dem Projekt zugrunde liegenden CIS-Solarmodule bei der Antragstellung noch bei 14,0 % lag, konnte dieser im Rahmen des Forschungsprojekts CIS-Qualitätsoffensive auf bis zu 15,8 % gesteigert werden. Dies ist besonders bemerkenswert, da neben der deutlichen Wirkungsgradsteigerung auch eine technologische Umstellung der ursprünglich im Solarmodul enthaltenen schwermetallhaltigen Pufferschicht aus Cadmiumsulfid auf eine cadmiumfreie Pufferschicht aus Indiumsulfid realisiert werden konnte. Mit dem erreichten Wirkungsgrad von 15,8 % konnte sogar das ursprünglich noch mit Einsatz von Cadmiumsulfid angestrebte Wirkungsgradziel von 15,5 % übertroffen werden.
Ein Teil der gewonnenen Ergebnisse konnte in der Zwischenzeit erfolgreich in die Produktion integriert werden. Auf universitärer Seite konnten im Rahmen zahlreicher Bachelor- und Masterarbeiten sowie innerhalb von Dissertationen grundlegende Erkenntnisse zum Bildungsmechanismus des CIS-Verbindungshalbleiters, zur Mikrostruktur des resultierenden Bauelements sowie zur Modellierung des CIS-Halbleiterbildungsmechanismus gewonnen werden. Wesentliche wissenschaftliche Ergebnisse wurden in Fachzeitschriften publiziert.
