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SolarWinS: Grundlagenforschung für Solarzellen

08.04.2011
Physiker der Universität Göttingen beteiligen sich an Verbundprojekt – Förderung durch BMU

Solarzellen so zu optimieren, dass Sonnenenergie effizienter und kostengünstiger genutzt werden kann – das ist das Ziel eines internationalen Verbundprojekts mit Beteiligung der Universität Göttingen. Die Forscher beschäftigen sich mit den Auswirkungen von Defekten in Siliziumkristallen sowie mit deren Wechselwirkungen.


Ortsaufgelöste Messung des Stroms einer Solarzelle unter Beleuchtung. In dem fünf mal fünf Millimeter großen Bereich sind Kontakte (schwarze Balken) sowie dunkle Bereiche gezeigt, in denen die erzeugte elektrische Leistung reduziert ist. Der weiße Kreis markiert einen besonders schädlichen Defekt. Foto: Uni Göttingen


Atomar aufgelöste Elektronenmikroskopaufnahme des in der oberen Abbildung markierten Defektes. Es handelt sich um eine Zwillingsgrenze mit eingelagerten Kohlenstoffatomen. Der Vergrößerungsfaktor zwischen den beiden Abbildungen beträgt etwa 600.000. Foto: Uni Göttingen

Die Defekte führen dazu, dass ein Teil des aus Sonnenlicht erzeugten Stroms wieder verloren geht. Die Wissenschaftler der Göttinger Fakultät für Physik kooperieren bei dem Projekt mit Forschern in den USA und in Russland. Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) fördert das „Solarforschungscluster zur Ermittlung des maximalen Wirkungsgradniveaus von multikristallinem Silicium (SolarWinS)“ drei Jahre lang mit 6,5 Millionen Euro, davon fließen rund 860.000 Euro in das Göttinger Teilprojekt.

Um Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln, stehen heutzutage verschiedene Halbleitermaterialien zur Verfügung, darunter vor allem kristallines Silizium, das einen Marktanteil von mehr als 85 Prozent besitzt. Die effiziente und kostengünstige Nutzung der Sonnenenergie erfordert ein weitgehendes und grundlegendes Verständnis der physikalischen Eigenschaften der eingesetzten Materialien: Denn es sind insbesondere die Kristalldefekte, also die Abweichungen von der perfekten Kristallstruktur, durch die ein Teil des erzeugten Stroms wieder verloren geht.

Mit spektroskopischen und atomar aufgelösten mikroskopischen Methoden wollen die Göttinger Wissenschaftler diejenigen Defekte analysieren, die unter anderem den Wirkungsgrad der Solarzellen begrenzen. Der Einsatz atomarer Simulationen des Defektverhaltens stellt dabei einen ganz neuen Ansatz auf diesem Forschungsgebiet dar. Die Göttinger Physiker kooperieren eng mit Forschern der amerikanischen University of Pennsylvania und dem Institut für Festkörperphysik der Russischen Akademie der Wissenschaften in Tschernogolowka.

Das Göttinger Teilprojekt wird geleitet von Prof. Dr. Michael Seibt vom IV. Physikalischen Institut. Es trägt den Titel „Defektwechselwirkungen bei der Herstellung und Prozessierung von multikristallinem Silicium: Simulationen und Experimente“. Insgesamt sind zwölf deutsche und eine amerikanische Arbeitsgruppe sowie mehrere deutsche Unternehmen der Solarbranche an dem Verbundprojekt beteiligt.

Kontaktadresse:
Prof. Dr. Michael Seibt
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Physik – IV. Physikalisches Institut
Friedrich-Hund-Platz 1, 37077 Göttingen
Telefon (0551) 39-4553, Fax (0551) 39-4560
E-Mail: seibt@ph4.physik.uni-goettingen.de

Dr. Bernd Ebeling | idw
Weitere Informationen:
http://www.ph4.physik.uni-goettingen.de
http://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?cid=3832

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