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Transparente Solarzellen

Dieses Thema im Forum "Archiv" wurde erstellt von chopp, 21. August 2009.

  1. chopp
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    Transparente Solarzellen

    Fortschritte durch Entwicklung neuer Dotierungsverfahren


    Erscheinungsdatum: 21 Juni 2009

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    Transparente Solarzellen würden sich nicht nur auf Fensterscheiben, sondern auf vielfältigen öffentlichen Flächen aufbringen lassen. Der Stromgewinnung aus Sonnenlicht würden damit ungeahnte Möglichkeiten eröffnet. Forscher der Fraunhofer-Gesellschaft arbeiten daran, mit Hilfe physikalischer Werkstoffmodellierung passende Materialien für transparente Elektronik zu entwickeln und so die Basis für durchsichtige Solarzellen zu legen.

    Um die Vision von durchsichtigen Solarzellen und transparenter Elektronik real werden zu lassen, sind zwei verschiedene transparente Schichten notwendig: Die n-leitende Schicht muss Strom über Elektronen leiten und bei der p-leitenden Schicht sorgen Löcher für den Stromfluss. Probleme gibt es bei der Herstellung bzw. der Dotierung der Materialien. Je nach verwendetem Element hat dies Einfluss nicht nur auf die Leitfähigkeit, sondern auch auf die Transparenz. Während die N-Schichten beherrschbar sind, ist nicht nur die Leitfähigkeit bei den p-dotierten Materialien bislang zu gering, sondern oft hapert es auch an der Transparenz. Die Halbleiter-Hersteller wünschen sich daher ein transparentes Grundmaterial, das sich gleichermaßen gut n- und p-dotieren lässt.
    Für die n-Leiter wurde bisher vor allem Indium-Zinn-Oxid eingesetzt, was allerdings aufgrund der Knappheit eine teure Angelegenheit geworden ist: Sein Preis hat sich seit 2002 verzehnfacht. Die Suche nach Ersatzstoffen läuft daher auf Hochtouren. Die entscheidenden Fragen sind dabei: Welche Stoffe eignen sich am besten? Womit dotiert man sie für gute Leitfähigkeit? Wie sieht es mit der Transparenz aus?

    Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM haben im Verbundprojekt METCO mit weiteren Fraunhofer-Kollegen werkstoffphysikalische Modelle und Methoden entwickelt, die bei der Suche helfen. Die Forscher ermittelten aus elektronenmikroskopischen Aufnahmen zunächst die Korngrenzen, die im Material am häufigsten vorkommen – also Unregelmäßigkeiten in der Kristallstruktur. Diese Defektstrukturen wurden Atom für Atom modelliert. Simulationsmethoden berechneten, wie die Elektronen in diesen Strukturen und damit im Festkörper verteilt sind. Aus den Daten extrahierten die Forscher, wie leitfähig und transparent das Material ist. Es zeigte sich, dass sich Phosphor für eine P-Dotierung von Zinkoxid zwar eignet, dass Stickstoff jedoch vielversprechender ist.


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    #1
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