Optimierter Lichteinfang in hocheffizienten, d\u00fcnnen Siliciumsolarzellen<\/p>\n
Um eine nachhaltige, sozial und \u00f6kologisch vertr\u00e4gliche, globale Energieversorgung zu realisieren, muss die Nutzung regenerativer Energiequellen, insbesondere der Photovoltaik, vorangetrieben werden. Um einen signifikanten Anteil der globalen Energieversorgung durch Photovoltaik zu realisieren, m\u00fcssen Solarzellen g\u00fcnstiger, effizienter und in der Herstellung umweltfreundlicher werden. In allen drei Punkten kann eine Reduktion der Zelldicke und somit des Materialeinsatzes einen entscheidenden Beitrag liefern. Eine Verringerung der Zelldicke f\u00fchrt auch zu einer Minimierung der Umweltauswirkungen bei der Rohstoffgewinnung und Produktion der Solarzellen.
Notwendige Voraussetzung f\u00fcr eine signifikante Verringerung der Zelldicke sind innovative Konzepte zum effektiven Lichteinfang, da Silicium als indirekter Halbleiter ein schwacher Absorber ist, was sich bei d\u00fcnner werdenden Zellen immer st\u00e4rker auswirkt. Nach theoretischen Vorhersagen kann ein gro\u00dfer Teil des Lichts durch beugende oder streuende Strukturen in der Solarzelle auch in sehr d\u00fcnnen Siliciumschichten bis zur Absorption gefangen werden. Daher werden in dieser Arbeit fortgeschrittene Konzepte weiterentwickelt sowie neue Ideen zum effektiven Lichteinfang entwickelt. Dabei stehen vor allem Opal-artige R\u00fcckseitenreflektoren, die durch selbstorganisiertes Wachstum hergestellt werden k\u00f6nnen, im Mittelpunkt. Die Prozessierung von vollst\u00e4ndigen Solarzellen mit Strukturen zum effektiven Lichteinfang ist zentrales Thema der Arbeit. Dazu m\u00fcssen neue Prozesse zur Herstellung der Strukturen selbst, zur Passivierung und zur Kontaktierung entwickelt werden. Durch die Zusammenf\u00fchrung der Einzelprozesse in einen vollst\u00e4ndigen Solarzellenprozess sollen erstmals kristalline Siliciumsolarzellen mit diffraktiven R\u00fcckseitenreflektoren realisiert werden. In begleitenden Simulationen und theoretischen Untersuchungen wird insbesondere das komplexe Zusammenspiel zwischen den optischen Eigenschaften der Zellvorderseite und der Zellr\u00fcckseite sowie zwischen optischen und elektrischen Eigenschaften der Solarzelle untersucht. Der Einfluss einer Vorderseitentextur auf die ideale R\u00fcckseitenstruktur soll untersucht werden. Ebenso sollen diffus streuende Elemente theoretisch untersucht, hergestellt und in Solarzellen integriert werden.
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