Quantentopfsysteme als Schlüssel zu eindrucksvollen Kostensenkungen

Hochleistungssolarzellen haben schon heute an geeigneten Standorten das Potenzial, in Kraftwerkseinheiten und in Konfigurationen von Konzentratorsystemen Stromgestehungskosten deutlich unterhalb derer von konventionellen Photovoltaik-Modulen zu erreichen. Im Projekt III-V-Nano-pins sollen aus III-V Halbleitern sogenannte Quantentopfsysteme auf Siliziumsubstraten gewachsen werden, um die Effizienz von Einfachzellen übertreffen zu können, ohne dabei auf die in den gängigen Hochleistungssolarzellen verwendeten konventionellen Mehrfachzellen zurückgreifen zu müssen. Diese Quantentopfsysteme erlauben es, einen größeren Teil des solaren Spektrums abzugreifen, als dies bei Einfachzellen der Fall ist.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass Halbleiter-Nanodrähte verwendet werden können, die bei hoher Absorption des Lichts kurze Transportwege für die Ladungsträger sicherstellen und somit Verluste in der Zelle minimieren. Nanodraht-Strukturen bieten gegenüber planaren Strukturen viele Vorteile: Die Materialqualität muss weniger stringent sein, hohe Wachstumsraten sind machbar und der Materialeinsatz geringer. Insgesamt verspricht dieser Ansatz eine gewaltige Kostenreduktion gegenüber konventionellen Hochleistungssolarzellen.

Energieversorgung der Zukunft dank Hocheffizienz-Nanodrahttechnologie

An dem Verbundprojekt Nano-III-V-pins sind vier Universitäten, zwei Forschungseinrichtungen und ein Unternehmen beteiligt. Das Forscherteam führt grundlegende Untersuchungen an Quantentopfstrukturen durch, die auf die Realisierung und Charakterisierung geeigneter planarer Strukturen sowie auch radial aufgebauter Nanodraht-Strukturen abzielen. Die experimentellen Arbeiten reichen dabei vom Wachstum der Nanodrähte auf Siliziumsubstraten, über die Analyse dynamischer Prozesse durch zeitaufgelöste Messungen bis hin zur skalierbaren Kontaktierung der erzeugten Strukturen. Ergänzt werden diese experimentellen Arbeiten durch theoretische Modellierung. Die Hocheffizienz-Nanodrahttechnologie bietet ein hohes Innovationspotenzial, neue Märkte im Bereich terrestrischer und nicht-terrestrischer Anwendungen sowie in mobilen elektronischen Systemen als mikrostrukturierte dezentrale Energieversorgung zu erschließen.

 

Nano-III-V-pins

Nanoskalige III-V Heterostrukturen für hocheffiziente Solarzellen


  • Projektvolumen
    • 6,8 Mio. € (ca. 99% Förderanteil)
  • Projektlaufzeit
    • 01.04.2011 bis 30.09.2014
  • Verbundpartner
    • Technische Universität Ilmenau (Koordination)
    • Helmholtz-Zentrum Berlin
    • Universität Duisburg-Essen
    • Humboldt-Universität zu Berlin
    • Technische Universität Berlin
    • AZUR SPACE Solar Power GmbH, Heilbronn
    • Unterauftragnehmer der Technische Universität Ilmenau:
      CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik und Photovoltaik GmbH, Erfurt

     

    Kontakt

    Technische Universität Ilmenau
    Prof. Dr. Thomas Hannappel
    Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften
    Institut für Physik
    Fachgebiet Photovoltaik
    Gustav-Kirchhoff-Str. 5
    98693 Ilmenau

     

    Tel 03677 692566

    E-Mail thomas.hannappel(at)tu-ilmenau.de

Quantensprung für die solare Energiekonversion

Quantentopfsysteme zeigen Potenzial zu Wirkungsgradsteigerungen jenseits der Shockley-Queisser-Grenze / Projekt nano-III-V-pins der Innovationsallianz Photovoltaik präsentiert Ergebnisse [mehr]