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ATOMIC LAYER DEPOSITION OF METAL OXIDES FOR PHOTOVOLTAIC SOLAR CELLS

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Dünnschichten mit perfekten Atomlagen

Ein EU-finanziertes Projekt verwendete ein innovatives Verfahren, das die Synthese von maßgeschneiderten Nanoschichten revolutionieren soll, um schließlich effizientere Solarzellen zu erhalten.

Energie

Die Photovoltaik (PV) soll eine wichtige Rolle bei der Gestaltung des europäischen Energiemarkts spielen, sobald der Wirkungsgrad der Energieumwandlung verbessert wurde. Maßgeschneiderte Eigenschaften von Dünnschichten - die in den meisten Solarzellen zu finden sind - führen zu effizienteren PV-Anlagen. Die größten Probleme dabei machen die Photonenabsorption, die Elektron-Loch-Rekombination und der Ladungstransport. Atomschichtabscheidung (ALD) ist eine Dampfphasen-Abscheidungstechnik, mit deren Hilfe Geräteschnittstellen verbessert werden können. Der Prozess bringt einen einzigartigen Vorteil, denn mit ihm können sehr gleichmäßige und konforme Nanoschichten abgeschieden werden. Allerdings wurde sein volles Potenzial für die Fertigung von Solarzellen noch nicht ausgeschöpft. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ALD4PV ("Atomic layer deposition of metal oxides for photovoltaic solar cells") untersuchten Wissenschaftler die Verwendung von ALD-synthetisierten Metalloxid-Filmen für verschiedene Arten von Solarzellen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Abscheideverfahren können mit ALD Passivierungsschichten für neuartige Solarzellen - 3D-strukturierte Geräte - mit höheren Wirkungsgraden verarbeitet werden. Die Wissenschaftler nutzten die Passivierungseigenschaften von Aluminiumoxid-Filmen (Al2O3) und Al2O3-basierten Stapeln, um schließlich effizientere Solarzellen zu erhalten. Ferner schlug ALD4PV eine neuartige Verwendung von ALD-synthetisierten platinisierten Gegenelektroden für flexible farbstoffsensibilisierte Solarzellen (dye-sensitised solar cells, DSC) vor. Die Wissenschaftler untersuchten die Möglichkeit, dieses Verfahren unter Verwendung unterschiedlicher Metalloxide auch für die Herstellung anderer Teile von DSC zu nutzen, etwa für Barrieren und kompakte Schichten. Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts lag auf der Verwendung alternativer Vorstufen, um ALD-synthetisiertes Zinkoxid zu dotieren und stark leitende, transparente Oxide zu produzieren. Verschiedene neuartige Vorstufen für die Dotierung wurden für Silizium- und Dünnschichtsolarzellen untersucht. Nach Projektabschluss organisierte ALD4PV einen Workshop, um das ALD-Potenzial für verschiedene Solarzellentechnologien deutlich zu machen. Die Ergebnisse wurden über die Projekt-Website und in Publikationen verbreitet.

Schlüsselbegriffe

Dünnschichten, Solarzellen, Atomlagenabscheidung, Metalloxide, photovoltaisch

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