Optimierter Lichteinfang in hocheffizienten, d\u00fcnnen Siliciumsolarzellen<\/p>\n
Um eine nachhaltige, sozial und \u00c3\u00b6kologisch vertr\u00c3\u00a4gliche, 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\u00c3\u00bcssen Solarzellen g\u00c3\u00bcnstiger, 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\u00c3\u00bchrt auch zu einer Minimierung der Umweltauswirkungen bei der Rohstoffgewinnung und Produktion der Solarzellen.
Notwendige Voraussetzung f\u00c3\u00bcr eine signifikante Verringerung der Zelldicke sind innovative Konzepte zum effektiven Lichteinfang, da Silicium als indirekter Halbleiter ein schwacher Absorber ist, was sich bei d\u00c3\u00bcnner werdenden Zellen immer st\u00c3\u00a4rker auswirkt. Nach theoretischen Vorhersagen kann ein gro\u00c3\u0178er Teil des Lichts durch beugende oder streuende Strukturen in der Solarzelle auch in sehr d\u00c3\u00bcnnen 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\u00c3\u00bcckseitenreflektoren, die durch selbstorganisiertes Wachstum hergestellt werden k\u00c3\u00b6nnen, im Mittelpunkt. Die Prozessierung von vollst\u00c3\u00a4ndigen Solarzellen mit Strukturen zum effektiven Lichteinfang ist zentrales Thema der Arbeit. Dazu m\u00c3\u00bcssen neue Prozesse zur Herstellung der Strukturen selbst, zur Passivierung und zur Kontaktierung entwickelt werden. Durch die Zusammenf\u00c3\u00bchrung der Einzelprozesse in einen vollst\u00c3\u00a4ndigen Solarzellenprozess sollen erstmals kristalline Siliciumsolarzellen mit diffraktiven R\u00c3\u00bcckseitenreflektoren realisiert werden. In begleitenden Simulationen und theoretischen Untersuchungen wird insbesondere das komplexe Zusammenspiel zwischen den optischen Eigenschaften der Zellvorderseite und der Zellr\u00c3\u00bcckseite sowie zwischen optischen und elektrischen Eigenschaften der Solarzelle untersucht. Der Einfluss einer Vorderseitentextur auf die ideale R\u00c3\u00bcckseitenstruktur soll untersucht werden. Ebenso sollen diffus streuende Elemente theoretisch untersucht, hergestellt und in Solarzellen integriert werden.
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