Projektbeschreibung
Durchbrüche bei Geometrie und Materialien könnten Solarzellen der dritten Generation voranbringen
Solarzellen der dritten Generation sind darauf ausgelegt, den Wirkungsgrad zu verbessern und die Produktionskosten im Vergleich zu ihren Vorgängern zu senken, um die Solarenergie zugänglicher und wettbewerbsfähiger gegenüber herkömmlichen Energiequellen zu machen. Das ERC-finanzierte Projekt SOLACYLIN wird das Verständnis für die Photovoltaiksysteme der dritten Generation steigern, indem es gestapelte Materialien mit gut definierter, abstimmbarer, nanozylindrischer Geometrie schafft. Die Forschenden werden geordnete anodische poröse Oxide und Atomlagenabscheidung verwenden, um diese Stapel herzustellen. Darüber hinaus werden neuartige Oberflächenreaktionsschemata für funktionelle Materialien mit maßgeschneiderten physikalischen und chemischen Eigenschaften untersucht. Letztendlich werden die Forschenden die Qualität der Grenzflächen optimieren und die elektrische sowie photovoltaische Leistung von p-i-n-Übergängen bewerten. Durch die Analyse der Abhängigkeit der photovoltaischen Parameter von der Dicke der einzelnen Schichten und der Zylinderlänge könnten sie das Verständnis für die Grenzen des Wirkungsgrads verbessern und Vorschläge für Verbesserungen der Solarzellentechnologie machen.
Ziel
The ERC Consolidator Grant project SOLACYLIN aims at providing experimental insight into the function of 'third-generation' photovoltaic systems by generating materials stacks structured in a well-defined, accurately tunable, nanocylindrical geometry.
To this goal, we will develop and exploit advanced preparative methods based on two fundamental ingredients: (a) ordered 'anodic' porous oxides and (b) atomic layer deposition (ALD). The former solids will be generated as templates providing ordered arrays of straight, cyclindrical pores, the diameter and length of which can be varied between 20 nm and 300 nm and between 0.5 microns and 50 microns, respectively. The latter method will be used to coat the inner pore walls with one or several layers of the photovoltaic stack, each with a thickness set to values chosen between 1 nm and 30 nm.
We will invent and characterize novel surface reaction schemes for the deposition in ALD mode (from the gas phase and from solutions) of functional materials (doped semiconductors and intrinsic light absorbers) with tailored chemical and physical properties. We will investigate the experimental conditions in which they can be combined in a way that optimizes the quality of their interfaces.
Finally, we will quantify the electrical and photovoltaic performance of p-i-n junctions prepared with our methods. We will have the unique capability of describing in a systematic, accurate manner how the experimental photovoltaic parameters depend on the individual thicknesses of the individual layers and on the length of the cylinders. This direct experimental handle on the amount of light absorbed, on the one hand, and the charge carrier transport distances to the electrical contacts, on the other hand, will be correlated with the relevant material parameters (absorption coefficients, carrier mobilities). This information will unveil the phenomena limiting the efficiency of each type of solar cell, and suggest avenues to remedy them.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologymaterials engineeringcoating and films
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringsensors
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicssemiconductivity
- natural sciencesmathematicspure mathematicsgeometry
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energysolar energyphotovoltaic
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
91054 Erlangen
Deutschland