Optimierung von III-V-basierten Hochleistungssolarzellen<\/p>\n
Der Hauptteil der weltweit ben\u00f6tigten Energie wird neben der Kernenergie durch nicht erneuerbare fossile Energietr\u00e4ger bereitgestellt. Dadurch wird unsere Umwelt langfristig belastet. Ein Wandel zu nachhaltigerem Umgang mit unseren Ressourcen ist unbedingt n\u00f6tig. Photovoltaik besitzt als einzige erneuerbare Energiequelle das Potential, den weltweiten Bedarf an Energie in Zukunft bereit zu stellen. Deshalb m\u00fcssen Forschungs- anstrengungen unternommen werden, um die Kosten f\u00fcr Photovoltaik zu senken bzw. die Effizienz der photovoltaischen Energiekonversion zu steigern.Im Jahr 2005 ist mit einem Wirkungsgrad von 24.7% f\u00fcr konventionelle Silizium-Solarzellen das theoretisch erreichbare Limit von 33.5% fast erreicht und kaum Effizienzsteigerung mehr m\u00f6glich. Verschiedenste neuartige Ans\u00e4tze f\u00fcr h\u00f6here Wirkungsgrade werden untersucht, stehen jedoch meist noch Jahrzehnte vor der Markteinf\u00fchrung. Das Konzept der Mehrfachsolarzelle hebt sich hier allerdings besonders heraus und wird f\u00fcr hocheffiziente Weltraumanwendungen bereits eingesetzt. Ziel dieser Arbeit war, diese Solarzellen-Technologie auch f\u00fcr terrestrische Anwendungen nutzbar zu machen. Mit Mehrfachsolarzellen k\u00f6nnen theoretisch Wirkungsgrade von 86% erreicht werden. Mehrere Solarzellen verschiedener Bandl\u00fccke werden \u00fcbereinander gestapelt und k\u00f6nnen so das Spektrum der Sonne effizienter zur Energiekonversion ausnutzen.Lichtkonzentrierenden Systeme, wie das am Fraunhofer ISE entwickelte FLATCON Modul, erm\u00f6glichen den wirtschaftlichen Einsatz von Mehrfachsolarzellen auf der Erde. Solche Systeme stellen bereits jetzt eine erstzunehmende Alternative zur etablierten Siliziumtechnologie dar.Im Rahmen der Dissertation sollte insbesondere die Tripelzelle, welche aus drei \u00fcbereinandergestapelten Solarzellen besteht, weiterentwickelt und optimiert werden, um Wirkungsgrade von 40% zu erreichen. Daf\u00fcr m\u00fcssen die verschiedenen Teilzellen sowie die Interzellkontakte optimiert und aufeinander abgestimmt werden. Au\u00dferdem wurden weiterf\u00fchrende Konzepte, wie metamorphe Mehrfachsolarzellen und Multi-Quantentopf Solarzellen untersucht.Grundlage f\u00fcr die Optimierung der Mehrfachsolarzellen ist das Wachstum der einzelnen Halbleiterschichten der Solarzellen mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE). Durch Anpassung der Wachstumsbedingungen und dem Einsatz von neuartigen Materialien wurden verbesserte Schichtkonzepte entwickelt. Strukturelle Optimierung und besseres physikalisches Verst\u00e4ndnis der Mehrfachzellen wurden mittels verschiedener Simulationsmethoden untersucht.Im Jahr 2009 konnte im Rahmen dieser Arbeit mit einer metamorphen Tripelsolarzelle ein neuer Rekordwirkungsgrad von 41.1% erzielt werden. Die Aufgabenstellung dieser Dissertation wurde also \u00fcbertroffen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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