Labor für Chalkogenid-Photovoltaik (LCP)

Die Arbeitsgruppe LCP befasst sich schwerpunktmäßig mit der Herstellung und Charakterisierung von Chalkogenid-Verbindungshalbleitern des Typs Cu(In,Ga)(S,Se)2(Chalkopyrite) bzw. Cu2ZnSn(S,Se)4 (Kesterite).

Im Vordergrund stehen materialwissenschaftliche Fragestellungen zum Einsatz dieser Materialfamilien in Solarzellen und kommerziellen Photovoltaikmodulen. Das wissenschaftliche Interesse konzentriert sich dabei vorrangig auf die Physik von Heterokontaktsolarzellen sowie auf die Erforschung wirkungsgradlimitierender Material- und Grenzflächeneigenschaften unter Berücksichtigung lateraler und vertikaler Inhomogenitäten sowie metastabilen Materialeigenschaften. Hierzu setzen wir ein umfassendes Methodenspektrum mit den folgenden Schwerpunkten ein:

  • Strukturanalytik
  • Chemische Tiefenprofilanalyse
  • Elektronen- und Rastersondenmikroskopie
  • Optische Charakterisierung
  • Elektronische Schichtanalytik
  • Elektrooptische und bildgebende Bauelementcharakterisierung
  • Optische Simulation (OptiSim)
  • Bauelementsimulationen

Sowohl die Absorberdünnschichten als auch sämtliche Funktionsschichten der Heterostruktur können vor Ort hergestellt werden. Als Herstellungsprozess wird vorrangig ein Zweistufen-Prozess angewendet. Dabei wird im ersten Schritt eine Vorläuferschicht (Precursor) hergestellt, welche im zweiten Schritt einem Temper-Prozess unter Chalkogen-Atmosphäre unterzogen wird. Die Precursor-Schichten werden sowohl vakuum- als auch lösungsmittel-basiert hergestellt.

Zur Herstellung von vollständigen Solarzellen-Strukturen stehen folgende Systeme zur Verfügung:

  • Von-Ardenne-Cluster-Tool, bestehend aus:
    • DC-Magnetron-Sputter-Kammer
    • RF-Sputter-Kammer
    • PVD-System
    • Selenisierungs-Ofen
  • Rohrofen (Carbolite)
  • RTP-System (Annealsys)
  • Spray-Pyrolyse-Setup
  • Doctor-Blading-Setup (Rakel-System)
  • Spin-Coater
  • E-beam und Thermische-Beschichtungsanlage (Pfeiffer)

Im Aufbau befindliche Themenfelder der Arbeitsgruppe LCP:

  • Optoelektronisch aktive 2D-Schichten auf Basis des Übergangs-Metal-Di-Chalkogenid-Halbleiters (TMDC) MoS2
  • Solarzellen auf Basis von ternären Calkogenidhalbleitern (CuSnS, CuSbS) 
  • Kupferoxid-basierte Heterokontakt-Solarzellen
  • Optoelektronisch ative Schichten auf Basis von InP-Nano-Partikeln

In begrenztem Umfang bieten wir unsere Kompetenzen und Leistungen auch Unternehmen der freien Wirtschaft als kostenpflichtigen Service unter den für uns verbindlichen Randbedingungen an.

 

 

 

Gruppenleitung

Dr. Levent Gütay

Tel.: +49-441-798 3927
Raum: W1A-2-203