Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Element für gehobene Ansprüche

15.06.2010
Das Material für Solarzellen ist in der Regel Silizium. Wenn es jedoch vor allem auf Effizienz ankommt und nicht so sehr auf den Preis, ist Germanium besser geeignet – zum Beispiel für Solarmodule im Weltraum.

Wenn Dr. Christiane Frank-Rotsch vom IKZ einen Kristall züchtet, sieht sie eine Woche lang nichts – außer der Temperaturverteilung im Inneren der Züchtungsanlage. Die wird ihr auf einem Bildschirm angezeigt. Wenn sie dann am Ende der Woche die Anlage öffnet, hofft sie, einen möglichst perfekten Germanium-Kristall herauszuholen. Und das gelingt ihr und ihren Kollegen mit der Zeit immer besser, nachdem sie immer wieder alle möglichen Parameter verändert hat.

„Germanium wird zwar nie eine solche Rolle spielen wie Silizium“, berichtet Frank-Rotsch, „aber dort, wo es auf feinste Qualität ankommt, wird es für Anwendungen interessant.“ Germanium ist teurer als Silizium, aber auch bei einigen Anwendungen Vorteile. So haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme einen Weltrekord für Solarzellen aufgestellt: Ihre Solarzellen mit sogenannten III-V- Mehrfachepitaxieschichten, aufgewachsen auf Germaniumsubstraten, erreichen einen Wirkungsgrad von über 40 Prozent. Üblich sind derzeit deutlich unter 20 Prozent.

Im Rahmen des Projekts AvantSolar, in dem es vor allem um die Entwicklung von Solar-Silizium geht, entwickeln Wissenschaftler des IKZ am Rande auch ein neues Verfahren zur Züchtung von Germanium. Sie benutzen dabei die VGF-Methode. VGF steht für Vertical Gradient Freeze und bedeutet, dass ein Temperaturfeld elektronisch gesteuert von unten nach oben bewegt wird. Die Schmelze befindet sich dabei in einem Tiegel, ganz unten ist ein kleiner Germanium-Kristall, der so genannte Keim, der die Gitterstruktur vorgibt. Nun wird die Schmelze von unten beginnend langsam abgekühlt, so dass das erstarrende Material die Einkristallstruktur des Keims fortsetzt. Im Gegensatz zu anderen Verfahren bewegt sich hierbei nur das Temperaturfeld, der Tiegel und der wachsende Kristall bleiben unbewegt. So kommt es zu keinen Erschütterungen, die zu Unregelmäßigkeiten in der Struktur führen könnten.

Bereits beim Projekt wurde am IKZ die VGF-Methode noch weiter perfektioniert: Die Wissenschaftler benutzen statt der üblichen Heizer-Module kombinierte Magnet-Heizer. Diese heizen und kühlen nicht nur im Inneren der Anlage, sondern sie bauen gleichzeitig ein wanderndes Magnetfeld auf. Damit lässt sich die Strömung in der Schmelze beeinflussen und die Wissenschaftler können die Eigenschaften des wachsenden Kristalls steuern. So soll beispielsweise die Grenze zwischen schon festem Kristall und noch flüssiger Schmelze möglichst eben sein, damit der Kristall in hoher struktureller Perfektion mit möglichst homogenen Eigenschaften wächst.

Bislang wird Germanium vor allem für Strahlungsdetektoren, Temperatursensoren und in der hochauflösenden Röntgenspektroskopie verwendet. Christiane Frank-Rotsch ist zuversichtlich: „Wenn wir gute Qualität züchten können, wird es auch eine Nische für Germanium in der Solarindustrie geben – auch wenn es nur in kleinen Mengen für die Nutzung im Weltraum sein wird, wo es nicht so sehr auf den Preis, dafür aber auf hohe Leistung ankommt. Mehrfach-Solarzellen auf Basis von Germanium-Substraten werden auch in der CPV verwendet, das heißt Concentrator Photovoltaik. Dabei wird das Sonnenlicht über Linsen auf kleinere Flächen gebündelt, daher braucht man dafür Hochleistungs-Solarzellen. Diese Technik wird in Zukunft vermutlich immer mehr Bedeutung erlangen.“

Kontakt
Dr. Christiane Frank-Rotsch
Leibniz-Institut für Kristallzüchtung
Tel.: 030 - 6392 3031
frank@ikz-berlin.de

Gesine Wiemer | Forschungsverbund Berlin e.V.
Weitere Informationen:
http://www.ikz-berlin.de
http://www.fv-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Smart und bequem: Neue Textilien für High-Tech-Kleidung, made in Bayreuth
14.02.2018 | Universität Bayreuth

nachricht Super-Werkstoffe für die Automobil-, Luft- und Raumfahrtbranche
12.02.2018 | Technische Universität Bergakademie Freiberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Im Focus: Das VLT der ESO arbeitet erstmals wie ein 16-Meter-Teleskop

Erstes Licht für das ESPRESSO-Instrument mit allen vier Hauptteleskopen

Das ESPRESSO-Instrument am Very Large Telescope der ESO in Chile hat zum ersten Mal das kombinierte Licht aller vier 8,2-Meter-Hauptteleskope nutzbar gemacht....

Im Focus: Neuer Quantenspeicher behält Information über Stunden

Information in einem Quantensystem abzuspeichern ist schwer, sie geht meist rasch verloren. An der TU Wien erzielte man nun ultralange Speicherzeiten mit winzigen Diamanten.

Mit Quantenteilchen kann man Information speichern und manipulieren – das ist die Basis für viele vielversprechende Technologien, vom hochsensiblen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Auf der grünen Welle in die Zukunft des Mobilfunks

16.02.2018 | Veranstaltungen

Smart City: Interdisziplinäre Konferenz zu Solarenergie und Architektur

15.02.2018 | Veranstaltungen

Forschung für fruchtbare Böden / BonaRes-Konferenz 2018 versammelt internationale Bodenforscher

15.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

17.02.2018 | Energie und Elektrotechnik

Stammbaum der Tagfalter erstmalig umfassend neu aufgestellt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Strategien zur Behandlung chronischer Nierenleiden kommen aus der Tierwelt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics