CD-Labor für Applications of Sulfosalts in Energy Conversion

Es wird an der Anwendung von Sulfosalzen als Halbleitermaterial einer neuen Generation geforscht. Im Mittelpunkt des Interesses steht ihre Anwendung in der Photovoltaik, in der sie eine effiziente und günstige Alternative zu Silizium bieten.

Sulfosalze sind eine große Familie von Mineralstoffen mit überragenden Halbleitereigenschaften, ihr Einsatz scheitert derzeit aber noch an ihren oft komplexen und sehr unterschiedlichen Strukturen. Für eine industrielle Nutzung ist umfassendes Wissen über ihr Materialverhalten erforderlich. Genau dieses Wissen wird für eine Anwendung in der Photovoltaik geschaffen. Dabei werden alle Schritte berücksichtigt, die zur Herstellung effizienter Solarzellen notwendig sind.

Ein Forschungsschwerpunkt ist die Herstellung von unterschiedlichen Sulfosalzen in flächigen Lagen, wie sie für Solarzellen notwendig sind. Dank ihrer hervorragenden Eignung als Halbleiter können bereits deutlich geringere Mengen von Sulfosalzen die gleiche Wirksamkeit wie Silizium erzielen. So schaffen sehr dünne Schichten von Sulfosalzen bereits große photovoltaische Leistungen. Untersucht werden verschiedene Verfahren zur Herstellung solcher dünnen Schichten, dazu gehören die Ionenzerstäubung sowie Methoden der Züchtung von Einkristallen. Ausgehend von so hergestellten Schichten werden die Halbleitereigenschaften, das thermodynamische Verhalten und die strukturellen Eigenschaften des Materials charakterisiert und zusätzlich optimiert.

In einem weiteren Schritt werden Solarzellenstrukturen hergestellt und ihre Wirksamkeit getestet. Dafür werden die dünnen Schichten aus Sulfosalzen zwischen einer Rückkontaktschicht aus Molybdän und einer Deckschicht aus Zinkoxid auf einen Glasträger aufgebracht. Die optimale Kombination und Dicke der Sulfosalz-Schicht würde theoretisch eine Wirksamkeit der Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie von 31,1 % erlauben. Das wäre deutlich besser als die bisher maximal erreichten 25 % von Silizium-basierten Solarzellen. Unabhängig von ihrer Wirksamkeit könnten Solarzellen aus Sulfosalzen deutlich günstiger zu produzieren sein als Silizium-basierte.

Um genau dieses Ziel zu erreichen und die Konkurrenzfähigkeit einzuschätzen, werden hier die Grundlagen der Eigenschaften und der Verarbeitung von Sulfosalzen erforscht.