Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Um höchste Wirkungsgrade zur opto-elektrischen Wandlung zu erreichen, ist eine exzellente Materialqualität erforderlich. Dazu übertragen wir unsere Expertise in der Epitaxie-Entwicklung für Rekord-Solarzellen auf die Anwendung für monochromatisches Licht. Zum epitaktischen Wachstum der Photovoltaikzellstruktur stehen zwei moderne MOVPE Reaktoren im Industriemaßstab zur Verfügung: ein AIX2800 G4-TM-Reaktor mit 8x6-Zoll Konfiguration sowie ein CRIUS Showerhead-Reaktor für 7x4-Zoll oder 1x300 mm Substrate.
Für effiziente Laserleistungskonverter ist weiterhin die Anpassung des Halbleitermaterials (genauer: der Bandlücke) an die Laserwellenlänge von entscheidender Bedeutung. Dadurch können Thermalisierungsverluste – einer der Hauptverlustmechanismen in Solarzellen – nahezu vollständig vermieden werden. III-V Verbindungshalbleiter in unterschiedlicher Zusammensetzung decken einen breiten Bereich an Laserwellenlängen ab. Beispiele für verwendete Materialien (mit der jeweiligen Grenzwellenlänge in Klammern) sind Ga0.51In0.49P (660 nm), GaAs (870 nm), Ga0.83In0.17As (1050 nm), Ga0.16In0.84 P0.69As0.31 (1100 nm), Ga0.47In0.53As (1680 nm) und GaSb (1700 nm).
Für die anwendungsspezifische Materialentwicklung stehen umfassende Charakterisierungs- und Analysemethoden zur Verfügung, wie beispielsweise elektrochemische Kapazitäts-Spannungs-Messung (ECV), spektrale und ortsaufgelöste Photolumineszenz (PL) und Elektrolumineszenz (EL), Röntgenbeugung (XRD), Nomarski Interferenz-Kontrast Mikroskopie, Elektronenstrahl-induzierte Strom-Messung (EBIC), Rasterkraftmikroskopie (AFM) oder Hall van der Pauw Messungen.