Entwicklung eines maßgeschneiderten Setups zur Bestimmung der Langzeitstabilität von organischen und Perowskit-Solarzellen
Erlangen, 6. November 2023 - Im Projekt PrintedPVCheck entwickeln fünf Partner aus Wissenschaft und Industrie ein maßgeschneidertes Setup zur Bestimmung der Langzeitstabilität bei Emerging-Photovoltaics. Das HI ERN optimiert in diesem Rahmen Architektur und Prozesse für zuverlässige Referenzzellen an einer weltweit einzigartigen Anlage. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.
Neuartige organische und Perowskit-Solarzellen, sogenannte „Emerging-Photovoltaics“, können materialsparend, kostengünstig und flexibel im Druckverfahren hergestellt werden. Sie lassen sich daher nahtlos in die unterschiedlichsten Anwendungen wie Gebäudeaußenflächen oder in gekrümmte Oberflächen integrieren und erreichen ähnliche Effizienzwerte wie die aktuell am Markt etablierten Siliziumsolarzellen. Das Hauptproblem ist derzeit jedoch noch die Langzeitstabilität. Entsprechend wichtig ist es daher, geeignete Mess-Setups zur Bestimmung des Degradationsverhaltens verwenden zu können.
Ziel der Zusammenarbeit der fünf Projektpartner aus Wissenschaft und Industrie ist es, solch ein maßgeschneidertes Setup zu entwickeln. Dabei werden Altersprüfungen durchgeführt, bei denen sowohl etablierte als auch selbstoptimierenden MPP-Algorithmen entwickelt werden. Selbstoptimierende MPP-Algorithmen passen den Maximum Power Point (MPP) einer Solarzelle kontinuierlich an, um die maximale Leistungsausbeute zu erzielen. Sie analysieren die Leistung der Solarzelle und optimieren den Betriebspunkt entsprechend, was besonders für neuartige Technologien wie organische und Perowskit-Solarzellen relevant ist. Ergänzt wird das Setup durch eine Auswertungssoftware, die auf zellspezifische Degradationsmodellen und optionale Daten aus weiteren Messverfahren zugreifen kann. Zur Überprüfung des Systems werden Referenzsolarzellen verwendet, die speziell am HI ERN für diesen Zweck entwickelt wurden.
Automatisierte Herstellung von Solarzellen: HI ERN optimiert Architektur und Prozesse für zuverlässige Referenzzellen
Das HI ERN konzentriert sich im Rahmen der Zusammenarbeit auf die Optimierung der Solarzellarchitektur und die Herstellung zuverlässiger Referenzzellen mit reproduzierbaren Eigenschaften. Die Solarzellen werden von Robotern vollautomatisiert unter kontrollierten Bedingungen hergestellt. Dafür steht eine am HI ERN entwickelte und weltweit einzigartige Anlage zur Verfügung.
Durch Anbindung an ein Datenbanksystem können alle Prozessparameter, Umgebungsbedingungen und präzise Zeitstempel für jeden Schritt erfasst werden. Dadurch kann untersucht werden, welche Herstellungsparameter die Stabilität der Solarzellen beeinflussen. Besonderes Augenmerk wird auf die Rolle von Interface-Materialien gelegt. Mit Hilfe der automatisierten Herstellung können präzise Prozessfenster ermittelt werden, um die optimale Architektur und den optimalen Prozess für Alterungsuntersuchungen zu finden. Der entwickelte Prozess für bestimmte Materialsysteme wird dann den Projektpartnern zur Verfügung gestellt.
Über PrintedPVCheck
Im Projekt PrintedPVCheck haben sich das Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg (HI ERN), die Friedrich-Schiller-Universität Jena, die Automatic Research GmbH, die IELAB Nürnberg GmbH und die Quadraton GmbH zusammengeschlossen. Seit dem 1. April 2023 arbeiten diese fünf Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft gemeinsam an der Entwicklung eines geeigneten Mess-Setups zur Bestimmung des Degradationsverhaltens von Solarzellen.
Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen des ZIM-Kooperationsnetzwerkes "Hybride Systeme mit gedruckter Elektronik" (Hidronik) gefördert.
Kontakt
Dr. Jens Hauch
Abteilungsleiter Teamleiter "High Throughput Materials and Devices"
Raum 1.12
