Perowskit-Solarzellen auf flexiblen Trägern
Anodische Bogenverdampfung kombiniert zur Produktion von Perowskit-Solarzellen Verdampfung und Plasmaprozesse.
Das EU-geförderte Projekt Luminosity bringt europaweit Forschungs- und Industriepartner zusammen, um Perowskit-Solarzellen auf flexiblen Trägermaterialien weiterzuentwickeln. Der Projektpartner Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP erzielt mit seiner Expertise in der anodischen Bogenverdampfung vielversprechende Fortschritte bei der Abscheidung von Zinnoxid und Cäsiumjodid. Diese innovativen Technologien bilden die Basis für die Entwicklung flexibler Perowskit-Solarzellen, die umweltfreundliche Solarenergie der nächsten Generation ermöglichen. Das Projekt wird auf der pro flex Konferenz für Rolle-zu-Rolle-Beschichtung flexibler Materialien am 6. und 7. Mai in Dresden vorgestellt.
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Im EU-geförderten Projekt Luminosity arbeiten 15 Forschungs- und Industriepartner aus neun europäischen Ländern gemeinsam an grundlegenden Technologien für Perowskit-Solarzellen auf flexiblen Trägermaterialien. Der Projektpartner Fraunhofer FEP untersucht im Projekt unter anderem die Eignung der von ihm entwickelten anodischen Bogenverdampfung für die Perowskit-Photovoltaik. Dieses Verfahren nutzt eine spezielle Elektronenquelle (Hohlkathodenbogenentladung) und bietet Vorteile bei der gezielten Einstellung von Schichtparametern für eine Vielzahl von Materialien. Die Kombination aus Verdampfung und Plasmaprozessen ermöglicht eine präzise Anpassung der Schichteigenschaften.
In vorangegangenen Projekten wurde bereits gezeigt, dass die anodische Bogenverdampfung hochwertige, dropletfreie und glatte, überaus harte Kohlenstoffschichten (ta-C-Schichten) für Hartstoffbeschichtungen erzeugen kann. Auch die schonende Abscheidung transparenter, leitfähiger Schichten für die nächste Generation der Silizium-Heterojunction-Solarzellen ließ sich mit der anodischen Bogenverdampfung erfolgreich durchführen.
Bisher konnte die Methode nur für elektrisch leitfähige Materialien eingesetzt werden. Im Projekt Luminosity wurden jedoch erste vielversprechende Ergebnisse für die Abscheidung von Zinnoxid und Cäsiumjodid erzielt. Zinnoxid ist ein wichtiges Material für die im Luminosity-Projekt verfolgte innovative Fertigungstechnologie für flexible Solarzellen. Dabei werden Schutz- und elektrische Funktionsschichten benötigt, die in sanfter Weise abgeschieden werden müssen – ohne darunter liegende Bereiche zu schädigen. Die Verdampfung von Cäsiumjodid zeigt, dass perspektivisch auch die Abscheidung der aktiven Perowskit-Halbleiterschicht über dieses Verfahren von großem Interesse sein kann. Das innovative Beschichtungsverfahren lässt sich durch die Kombination mehrerer Verdampfermodule in der Beschichtungsbreite leicht skalieren.
Das Projekt Luminosity präsentiert sich auf der am 6. und 7. Mai am Fraunhofer FEP in Dresden stattfindenden pro flex Konferenz mit einem Vortrag von Herbert Lifka von HyET Solar: „Scaling up a Roll to Roll line for flexible PV-modules“. Das Konsortium nutzt die Gelegenheit, dass sich führende Experten der Rolle-zu-Rolle-Beschichtungstechnologie aus aller Welt am 6. und 7. Mai in Dresden treffen werden, und führt im Anschluss sein Konsortiumsmeeting nach einem knappen Jahr Laufzeit durch. Dabei werden erste technische Ergebnisse und die nächsten Schritte zu einer Kommerzialisierung der Technologie diskutiert werden. Das Projekt Luminosity hat am 1. Juni 2024 begonnen und wird 48 Monate dauern.
Fh.-FEP / DE
