III-V-Solarzellen, -Module und konzentrierende Photovoltaik

Im Geschäftsfeldthema »III‑V-Solarzellen, -Module und konzentrierende Photovoltaik« arbeiten wir an der effizientesten PV-Technologie und suchen nach wirtschaftlich attraktiven Lösungen. Die von uns entwickelten III‑V-Solarzellen zeichnen sich durch höchste Leistung und Langzeitstabilität aus und setzen mit internationalen Spitzenwerten immer wieder neue Maßstäbe.

Ein Fokus unserer Forschung liegt auf der Kostenreduktion durch neue Fertigungsverfahren. So adressieren wir neben Anforderungen aus der Weltraum- und Konzentratorphotovoltaik auch Lösungen für Massenmärkte, wie z.B. fahrzeugintegrierte Photovoltaik für die Elektromobilität.

Mit Hilfe unserer exzellenten Laborinfrastruktur arbeiten wir sowohl an der Entwicklung und Optimierung von Solarzellen der nächsten Generation als auch an der Anpassung dieser Bauelemente an die spezifischen Anforderungen unserer Kundinnen und Kunden. Dabei decken wir vielfältige Themen ab, wie ultradünne flexible Zellen und Module, »Engineered Substrates« mit anderer Gitterkonstante, innovative Prozesse zur kostengünstigen Zellfertigung, nanostrukturierte Spiegel, III-V-Mehrfachsolarzellen mit bis zu sechs Teilzellen, III‑V‑Si-Tandemsolarzellen, oder fortschrittliche Messtechnik. Bei der konzentrierenden Photovoltaik decken wir von der Solarzelle über die Optik und die Modultechnologie bis zum System alle Aspekte ab, so beispielsweise die Erzeugung von solarem Wasserstoff. Schließlich setzen wir unsere Expertise bei der Entwicklung von photonischen und leistungselektronischen Bauelementen für andere Anwendungen, beispielsweise für die optische Leistungsübertragung oder die Thermophotovoltaik, ein. Neben der Entwicklung neuer Materialien, Solarzellenkonzepte und Messtechnik bieten wir auch die Kleinserienfertigung von kundenspezifischen Bauelementen an.

Arbeitsgebiete

Im Thema »III-V-Solarzellen, -Module und Konzentrierende Photovoltaik« beschäftigen wir uns mit folgenden Arbeitsgebieten:

III-V-Materialentwicklung und -Epitaxie

Prozesstechnologie und Bauelementfertigung

Modellierung und Design von III-V-Solarzellen und -Bauelementen

Charakterisierung von III-V-Solarzellen und -Modulen

Verbindungstechnik und Zuverlässigkeitsprüfung für III‑V-Solarzellen und -Module

Konzentrierende PV-Module

Entwicklung von III-V-Silizium-Tandemsolarzellen

Highlights unserer Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten

FuE-Infrastruktur

Für unsere Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten steht uns am Fraunhofer ISE diese Infrastruktur zur Verfügung:

 

Zentrum für höchsteffiziente Solarzellen

Auf mehr als 1000 m² modernstem Reinraum und Laborfläche testen und optimieren wir fortschrittliche PV-Technologien. Innovative Prozesse und Technologien werden in diesem Zentrum für den künftigen Einsatz in der Industrie erforscht, u.a. nasschemische Verfahren, Foto- und Laserlithographie, Nanoimprint-Labor, Aufdampfen von Metallen und Dielektrika.

 

CalLab PV Cells

Das akkreditierte Kalibrierlabor CalLab PV Cells am Fraunhofer ISE bietet hochpräzise, reproduzierbare Kalibrierungen und Messungen aller Solarzellentypen nach internationalen Standards, zum Beispiel, spektrale Empfindlichkeit/Quanteneffizienz, Reflexion, Strom-Spannungs-Messungen insbesondere auch unter variablen Spektren und Intensitäten, verschiedene Breitband- und Laser-Lichtquellen sowie Filter verfügbar.

 

Concentrator Technology Evaluation Center Con-TEC

Im Con-TEC stehen vielfältige Aufbau- und Verbindungstechnologien für die Entwicklung und den Aufbau von kundenangepassten Modulen und Packages zur Verfügung. Wir testen Komponenten und Produktionsprozesse mit Schwerpunkten auf Zuverlässigkeit und Materialanalytik. Wir entwickeln Prototypen und fertigen Kleinserien, um neue Komponenten, Designs und Prozesse zu evaluieren. 

 

Lab Strukturierung und Photonik

Wir erarbeiten Lösungen basierend auf Mikro- und Nanostrukturen für Solarzellen und andere photovoltaische Bauelemente wie zum Beispiel Photovoltaikzellen zur Übertragung von Leistung mittels Laserlicht, aber auch für verwandte Bauelemente, wie z.B. LEDs. 

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

50 Prozent

Monolithische III‑V-Mehrfachsolarzellen mit über 50 % Wirkungsgrad unter konzentrierter Einstrahlung

 

micro-CPV

Entwicklung eines hochkonzentrierenden CPV-Moduls auf Basis modernster Micro-Fertigungstechnologie

 

H2Demo

Entwicklung von Demonstratoren zur direkten solaren Wasserspaltung

 

HIPERION

Hybrid-Photovoltaik für Effizienzrekord durch integrierte optische Technologie

 

QuintuMod

Entwicklung eines kostengünstigen und gleichzeitig hocheffizienten Solarmoduls unter Verwendung einer 5fach-Stapelsolarzelle

 

HyCon

Solare Wasserstofferzeugung mit einem HyCon-System

 

PoTaSi

Demonstration des Potentials von monolithischen Tandemsolarzellen aus III‑V-Halbleitern und Silizium

Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema »III‑V-Solarzellen, Module und konzentrierende Photovoltaik«