Die Entwicklung ressourceneffizienter PV-Technologien ist unabdingbar, um nachhaltig den Ausbau und die Versorgung mit erneuerbaren Energien aufrechtzuerhalten. Ein direkter Hebel, um den Ressourcenverbrauch pro Watt zu verringern, ist das Steigern des Wirkungsgrades von Solarzellen. Da sich siliziumbasierte Einfachsolarzellen inzwischen dem theoretischen Limit des Wirkungsgrades von 29,4% n\u00e4hern, m\u00fcssen alternative Technologien zum Einsatz kommen. Tandemsolarzellen \u00fcbersteigen dieses Limit durch die Kombination zweier Absorber und stehen damit seit Jahren im Fokus der Solarzellforschung. W\u00e4hrend Perowskit-basierte Tandemsolarzellen hohe Wirkungsgrade bei potenziell niedrigen Kosten versprechen, sind sie noch in einer fr\u00fchen Phase der Forschung. III-V Tandemzellen hingegen haben wesentlich h\u00f6here Materialkosten, sind aber eine ausgereifte, stabile Technologie.<\/p>\n
Durch eine signifikante Reduktion des ben\u00f6tigten III-V Materials bei gleichzeitigem Erhalt des Wirkungsgrades k\u00f6nnten die Kosten f\u00fcr III-V Tandemzellen so weit gesenkt werden, dass Sie als ressourceneffiziente PV-Technologie breiter zum Einsatz kommen k\u00f6nnten. Werden allerdings die Schichtdicken beider Absorber einer solchen III-V Tandemsolarzelle reduziert, m\u00fcssen f\u00fcr den Erhalt des Wirkungsgrades komplexe Lichteinfangstrategien entwickelt werden, die die Absorption der einzelnen Teilzellen wellenl\u00e4ngenspezifisch kontrollieren k\u00f6nnen.<\/p>\n
Diese Promotion hat das \u00fcbergeordnete Ziel, einen stabilen Prozess f\u00fcr die Implementierung komplexer Lichteinfangstrategien in Form von photonischen Strukturen in III-V-Halbleiter zu entwickeln. Hierf\u00fcr wird der Fokus auf experimentell wesentlich einfacher herzustellende und zu bewertende Einfachsolarzellen gelegt. Mein konkretes Ziel ist es, h\u00f6chsteffiziente ultrad\u00fcnne III-V Einfachsolarzellen zu entwickeln, bei denen der III-V Materialverbrauch um das 5\u201310-fache reduziert werden kann. Als Nachweis hierf\u00fcr strebe ich eine GaAs Einfachsolarzelle mit einer aktiven Zelldicke < 300 nm und einem Wirkungsgrad von > 26 % an.<\/p>\n
Zwei wichtige Meilensteine der Photovoltaik-forschung werden so im Rahmen meiner Promotion erreicht: Theoretisch vorhergesagte Stromerh\u00f6hungen durch photonische Strukturen in ultrad\u00fcnnen Solarzellen k\u00f6nnen experimentell nachgewiesen werden, was einen gro\u00dfen Meilenstein f\u00fcr die Ressourceneinsparung wichtiger Halbleitermaterialien darstellt. Des Weiteren k\u00f6nnen die Ergebnisse unmittelbar auf Tandemsolarzellen aus III-V, aber prinzipiell auch aus anderen Materialien, \u00fcbertragen werden und damit einen wichtigen Beitrag zur n\u00e4chsten Generation von h\u00f6chsteffizienten und ressourcenschonenden Tandemsolarzellen liefern.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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