Pero-Si-Lab

Das »Pero-Si-Lab« bildet gemeinsam mit dem »Pero-Si-SCALE« den zentralen Baustein des Zentrums für höchsteffiziente Solarzellen im Bereich der Perowskit-Silizium Tandemsolarzellenforschung am Fraunhofer ISE.

Im »Pero-Si-Lab« bieten wir Service-Leistungen im Bereich der Herstellung, Analyse und Entwicklung von Perowskit-Silizium Tandemsolarzellen auf Silizium- und Glas Substraten bis zu einer Fläche von 156x156 mm² (M2 Wafer) an. Diese Leistungen können Serviceprozesse, gezielte Entwicklungen, Analysen und Beratungen sowie Schulungen als auch Gutachten beinhalten. Die Bereitstellungen eines reproduzierbaren Basisprozesses erlaubt die gezielte Weiterentwicklung der Technologie sowie die Bewertung alternativer Prozesse und Materialien.

Dabei nutzen wir eine hochreine Prozessumgebung in Gloveboxen – für höchste Qualitäten bei gleichzeitig großer Flexibilität.

Unser Kundinnen und Kunden sind Unternehmen aus dem Bereich des Anlagenbaus und der Materialbereitstellung, sowie Start-ups und etablierte Solarzellenhersteller. Durch unsere enge Vernetzung zum »Pero-Si-SCALE« und dem »PV-TEC« fokussieren unsere Entwicklungen von Anfang an auf ihre industrielle Umsetzbarkeit. 

Unsere Services im »Pero-Si-Lab« umfassen:

• Entwicklung neuartiger Prozesse und Materialien für höchsteffiziente Tandemsolarzellen
• Analyse und Bewertung von Materialien und Prozessen
• Bewertung von Prozessen und Materialien hinsichtlich Langzeitstabilität

Zur Herstellung und Entwicklung neuartiger Prozesse und Materialien stehen uns mehrere Gloveboxen und Prozessanlagen zur Abscheidung organischer und anorganischer Materialien zur Verfügung. Neben mehreren Spin-Coating-Stationen verfügt das Labor über drei Aufdampfkammern für organische und anorganische Materialsysteme sowie Metalle, eine Atomlagenabscheidungsanlage (ALD) und spezielle Gloveboxen zur Präparation von Lösungen unter inerter Atmosphäre. Die teilweise miteinander inert verbundenen Gloveboxen ermöglichen die hochreine und reproduzierbare Abscheidung aller relevanten Schichten und Materialien auf Silizium- und Glassubstraten bis zu einer Größe von 156x156 mm² (M2 Wafer).

Darüber hinaus stehen für strukturelle Untersuchungen Elektronenmikroskope, Rasterkraftmikroskope (AFM), Raman-Spektrometer und Röntgendiffraktometer zur Verfügung. Für die elektrische Charakterisierung von Zellen und Schichten sind wir mit umfangreichen Analysewerkzeugen ausgestattet.

Unser reproduzierbarer, hocheffizienter Basisprozess für Tandemsolarzellen mit Wirkungsgraden über 30 % ermöglicht es uns, gezielt einzelne Materialien und Schichten mit einem Referenzprozess zu vergleichen und zu bewerten. So lassen sich etwa die Reinheitsanforderungen an unterschiedliche Ausgangsmaterialien prüfen sowie neuartige Kontaktmaterialien und Passivierungsschichten testen und bewerten.

Für Hersteller von Materialien oder Prozessanlagen bieten wir bereits in frühen Entwicklungsphasen unabhängige Bewertungen der Material- und Prozessqualität. Auch Start-ups unterstützen wir frühzeitig, indem wir unseren Anlagenpark sowie unsere Prozess- und Materialkompetenz zur Verfügung stellen, sodass eine schnelle Bewertung ihrer Technologieideen möglich ist.

Die Langzeitstabilität von Perowskit-Solarzellen ist, neben einer kostengünstigen Herstellung, der zentrale Schlüssel zur Industrialisierung. In unseren Labs steht daher die Analyse und Verbesserung der Langzeitstabilität im Mittelpunkt. Durch die gezielte Herstellung und Charakterisierung von Zellen und speziellen Testproben untersuchen wir Alterungsmechanismen und optimieren die Stabilität. An dedizierten Degradationsmessständen, an denen Zellen beleuchtet und temperiert werden, erfassen wir die intrinsische Materialstabilität. Gemeinsam mit den Kolleginnen und Kollegen des PV‑Modul‑Produktionslabors »Module‑TEC« stellen wir eingekapselte Minimodule her und vermessen diese über längere Zeiträume sowohl indoor als auch outdoor, um Fehlermechanismen systematisch zu identifizieren und zu adressieren.