Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physiker entwickeln Technologie, um Solarzellen schneller zu fertigen

17.10.2012
Dass Gegenlicht auf einer Brille keine störenden Reflexionen hervorruft, dass ein Kolben in einem Motor reibungsarm hin- und hergleiten kann, dass eine Glasplatte kratzfest ist und dass Solarzellen Sonnenlicht in Strom verwandeln – all das ist nur möglich durch hauchdünne Beschichtungen, die mit Hilfe eines Plasmas aufgetragen werden.
Ein Plasma ist ein komplexer Cocktail aus geladenen Teilchen, und ihn gezielt zu steuern, um Fahrzeugteile zu beschichten oder Solarzellen herzustellen, ist schwierig. Physiker der Ruhr-Universität Bochum haben einen neuen Weg gefunden, das vielschichtige Zusammenspiel der Plasmakomponenten zu kontrollieren und so schnellere Beschichtungen zu ermöglichen.

Darüber berichtet RUBIN Transfer, die aktuelle Sonderausgabe des RUB-Wissenschaftsmagazins.

RUBIN mit Bildern zum Herunterladen finden Sie im Internet unter: http://www.rub.de/rubin

Dünne Schichten für funktionierende Oberflächen

Führt man einem festen Stoff Energie zu, zum Beispiel durch Erhitzen, wird er erst flüssig, dann gasförmig und letzten Endes ein Plasma – die eingespeiste Energie löst erst die Bindungen zwischen den einzelnen Atomen und zersetzt schließlich sogar die Atome selbst Beschießt man mit einem solchen Teilchengemisch eine Oberfläche, lagern sich Bestandteile des Plasmas in nur wenige Nanometer dünnen Schichten ab und verändern die Eigenschaften der Oberfläche. So machen Plasmen es möglich, Solarzellen herzustellen: mit dünnen Schichten Silicium mit gelegentlichen Fremdatomen.
Mit einem Trick gelingt das Feintuning

Essentiell für Beschichtungen ist, wie viele Ionen auf die zu beschichtende Oberfläche treffen und mit welchem Schwung, das heißt Ionenfluss und Ionenenergie. Unglücklicherweise hängen diese beiden Größen eng zusammen – beeinflusst man die eine, ändert sich auch die andere. Wissenschaftlern um Prof. Dr. Uwe Czarnetzki vom Lehrstuhl für Experimentalphysik, insbesondere Plasma- und Atomphysik an der Ruhr-Universität ist es geglückt, mit einem raffinierten Trick Ionenenergie und Ionenfluss unabhängig voneinander einzustellen.

Ein Ungleichgewicht hilft bei der Steuerung

Um das Plasma zu steuern, ändern sie die angelegte Spannung, aber nicht bloß die Amplitude oder die Frequenz, sondern die ganze Schwingung: Statt der gewöhnlichen Wechselspannung speisen sie zwei Schwingungen ein, einmal in der Grundfrequenz von 13,56 Megahertz, einmal mit einer Vielfachen dieser Grundfrequenz. Wenn sich diese beiden Spannungsverläufe überlagern, schwingt die Spannung nicht mehr wie zuvor gleichmäßig hin und her, sondern sie ist im Maximum nicht mehr genau so hoch wie im Minimum. Das Plasma reicht an die eine Elektrode nicht mehr so nah heran wie an die andere, kann also nicht gleichmäßig auf beiden Seiten Elektronen abgeben. Um das zu kompensieren, bildet sich an einer Elektrode im Reaktor plötzlich eine Gleichspannung aus, der sogenannte Bias. Dieses Phänomen haben die Bochumer Elektrischer Asymmetrie-Effekt getauft, und es lässt sich nutzen, um die Ionenenergie für die Beschichtung einzustellen. Die Gleichspannung des Bias verschiebt die Potentiale im Plasma und sorgt so dafür, dass an einer Elektrode die Ionenenergie steigt, an der anderen aber absinkt. Dies funktioniert auch, wenn die Entladung in ihrer Geometrie völlig symmetrisch ist. Dies ist insbesondere in der industriellen Anwendung der Fall, wo oft eine Entladung zwischen zwei einige Quadratmeter großen Platten im Abstand von nur wenigen Zentimetern abläuft. Bisher musste man damit leben, dass damit an beiden Elektroden genau das Gleiche passierte. Ohne am Aufbau etwas zu ändern kann nun rein elektrisch über die Phase die Symmetrie gebrochen werden. Die Energie der Ionen am Substrat wird damit auf bequeme Weise regelbar.

Themen in RUBIN Transfer

In RUBIN Transfer finden Sie darüber hinaus folgende Themen: Kohlenstoffchemie: Grübchen graben auf der Nanoskala; Mineral-Tuning für die Industrie; DNA-Impfung gegen „Kinderschnupfen-Virus“; Raffinierte Schwingungen steuern Plasma, Sprachakrobaten im Einsatz für moderne Amtssprache; Messstation funkt Wasserstand; Elektromobilität: Ein Auto im Schrank; Der perfekte Trainingsplan; Personalisierte Medizin: Die Arznei, die „passt“; Wissensmanagement: Virtuelle Schubladen; Damit jede Schraube funktioniert; Mit Hochspannung zum Quantencomputer. RUBIN Transfer ist bei der Verwertungsgesellschaft der RUB rubitec GmbH (Tel. 0234/32-11950, rubitec@rub.de) zum Einzelpreis von 6,- Euro erhältlich und online unter http://www.rub.de/rubin.
Weitere Informationen

Prof. Dr. Uwe Czarnetzki, Lehrstuhl Experimentalphysik, Fakultät für Physik und Astronomie der RUB, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-27218, E-Mail: Uwe.Czarnetzki@ep5.rub.de

Redaktion: Meike Drießen

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/rubin/rubin-transfer/beitraege/beitrag4.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungen

Berührungslose Schichtdickenmessung in der Qualitätskontrolle

25.04.2017 | Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur lückenlosen Qualitätsüberwachung in der gesamten Lieferkette

25.04.2017 | Verkehr Logistik

Digitalisierung bringt Produktion zurück an den Standort Deutschland

25.04.2017 | Wirtschaft Finanzen