Entwicklung hocheffizienter III-V Solarzellen mit mehr als drei pn-\u00dcberg\u00e4ngenMotivation:Die heutzutage erreichten Wirkungsgrade einer Galliumarsenid- und Silizium-Einfachzelle liegen bei 25.7 % bzw. 24.7 % und bieten nur wenig Verbesserungspotential. Um zu h\u00f6heren Wirkungsgraden zu gelangen, muss das Konzept einer Einfachzelle modifiziert werden: Thermophotovoltaik, Auf- und Abkonvertierung oder Mehrfachsolarzellen sind solche weiterf\u00fchrende Konzepte. Die Mehrfachsolarzelle besteht aus aufeinander gestapelten Einfachsolarzellen verschiedener Bandl\u00fccken. Damit kann das Sonnenspektrum besser ausgen\u00fctzt und die Verlustmechanismen verringert werden. Mehrfachsolarzellen mit unendlich vielen Teilzellen haben einen theoretisch erreichbaren Wirkungsgrad von 85 %. Auf der Erde ist der h\u00f6here Wirkungsgrad einer III-V-Mehrfachzelle im Vergleich zu einer Einfachzelle aber zu gering und die Kosten zu hoch, um direkt in Konkurrenz zu einer Siliziumzelle zu treten. Deshalb werden die Mehrfachzellen in sogenannte Konzentratorsysteme eingebaut: Dadurch kann die ben\u00f6tigte Zellfl\u00e4che verkleinert werden, indem das Licht durch kosteng\u00fcnstige Linsen gesammelt und auf eine Zelle mit nur wenigen Quadratmillimetern Fl\u00e4che fokussiert wird. Zielsetzung:F\u00fcr das Erreichen des maximalen Wirkungsgrades ist ab der Dreifachzelle ein Material mit einer Bandl\u00fccke von 1 eV n\u00f6tig. Dies kann durch GaInNAs mit einem Stickstoff-Anteil von ungef\u00e4hr 3 % realisiert werden. In diesem Promotionsvorhaben sollen unter anderem geeignete Wachstums- und Ausheilungsbedingungen gefunden werden, um das Halbleitermaterial GaInNAs in der f\u00fcr einen Einbau als Solarzellenschicht ben\u00f6tigten Qualit\u00e4t herzustellen. Die einzelnen Zellen in der Mehrfachzelle werden mittels Tunneldioden seriell verschaltet. In dieser Arbeit sollen Tunneldioden als Interzellkontakte hergestellt werden, die auch bei einer hohen Konzentration einen hohen Tunnelstrom aufweisen. Die Herstellung der Zellstruktur bzw. der einzelnen Halbleiterschichten ist die Basis aller weiteren Untersuchungen und Entwicklungen der Mehrfachsolarzellen. Am Fraunhofer ISE werden die III-V-Halbleiterschichten mit der Metallorganischen Gasphasenepitaxie (MOVPE) auf Germanium- oder Galliumarsenid-Substraten gewachsen. Dazu steht am Fraunhofer ISE ein Planetenreaktor AIX 2600-G3 der Firma Aixtron zur Verf\u00fcgung. Die elektrische Charakterisierung der Schichten und Solarzellen wird mittels Hall-van-der-Pauw Messungen, Elektrochemische Kapazit\u00e4ts-Spannungs-Messungen sowie Kennlinienmessungen durchgef\u00fchrt. Eine strukturelle Untersuchung soll mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM, in Zusammenarbeit mit Herrn Jan Sch\u00f6ne), Rasterkraftmikroskop (AFM) und R\u00f6ntgenbeugung erfolgen. Ziel ist eine F\u00fcnffachsolarzelle mit einem Wirkungsgrad von 35 % unter Konzentration.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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