Entwicklung, Charakterisierung und Implementierung von photonischen Nanostrukturen für selektive Reflektoren und Lichtfallen in Dünnschichtsolarzellen aus Silizium

TP 1：Im diesem Teilprojekt韦尔登neue Material- und Schichtsysteme für spektral selektive Reflektoren und Lichtfallen für den Einstein in Dünnschichtsolarzellen aus Silizium entwickelt，in Solarzellen implementiert und deren Effizienz bewertet.这是一种具有几何弯曲的韦尔登纳米结构.与合作伙伴一起努力工作并加强合作。因此，韦尔登可以将太阳能电池和新的太阳能电池系统结合起来。Mit Hilfe Geigneter Teststrukturenwerden die erzielten Effekte charakterisiert and mit den besten，derzeit verwendeten，statistics rauhen Strukturen vergleichend bewertet.太阳能韦尔登光纳米结构的设计和性能是通过Maxwell-Gleichungen的差分时域法在Jena大学的合作伙伴中建立的。Als Eingangsparameter für die Rechnungen韦尔登optologien verwendet，die mit Hilfe eines optischen Nahnikroskops gemessen韦尔登.模型韦尔登的工作原理是在纳和芬费尔德的Schichtsysteme中进行光学研究。Dabei韦尔登sowohl die lokalen Lichtintensitätsverteilungen als auch die Quantenausbeuten für den reich reich analysiert und bewertet.在几何模型中引入光学常数的动态变化，韦尔登光的选择性反射和折射率的变化. TP 2：在最大超结构（索内太阳能）中的太阳能吸收是通过基底的反射和最大近场吸收的吸收来实现的.这种方法，对于a-Si：H-Zelle比3 mA/cm 2更敏感，通过紫外线照射的光子在更好的自然条件下的转换，可以获得更好的光谱。这里的解决方案与其他Erden（zunächst Tb）modifizierte Gläser hergestellt和deren Konversionsefizienz charakterisiert韦尔登。Wesentlich für die Effizienz des Systems ist die Vermeidung der Emission der konvertierten Strahlung in den offenen Halbraum（siehe Halle）und deren Reduzierung durch energie-selektive，photonische Kristallschichten bei gleichzeitiger Vermeidung starker Reflexion der einfallenden Strahlungsleistung in diesem Spektralbereich.

TP1: Im diesem Teilprojekt werden neue Material- und Schichtsysteme für spektral selektive Reflektoren und Lichtfallen für den Einsatz in Dünnschichtsolarzellen aus Silizium entwickelt, in Solarzellen implementiert und deren Effizienz bewertet. Dazu werden optische Nanostrukturen mit geeigneten Streu- bzw. Beugungseigenschaften zusammen mit Partnern hergestellt und intensiv untersucht. Soweit möglich, werden die Herstellungsbedingungen der Solarzellen an die neuen Schichtsysteme angepasst. Mit Hilfe geeigneter Teststrukturenwerden die erzielten Effekte charakterisiert und mit den besten, derzeit verwendeten, statistisch rauhen Strukturen vergleichend bewertet. Zum Design und der Bewertung der optischen Nanostrukturen in Solarzellen werden Modellrechnungen durch Lösung der Maxwell-Gleichungen mit der Finite-Difference-Time- Domain-Methode von Kooperationspartner Uni Jena durchgeführt. Als Eingangsparameter für die Rechnungen werden Oberflächentopologien verwendet, die mit Hilfe eines optischen Nahfeldmikroskops gemessen werden. Die Ergebnisse der Modellrechnungen werden mit optischen Untersuchungen der Schichtsysteme im Nah- und Fernfeld verglichen. Dabei werden sowohl die lokalen Lichtintensitätsverteilungen als auch die Quantenausbeuten für den relevanten Spektralbereich analysiert und bewertet. Durch geeignete Variation der optischen Konstanten sowie der Geometrien in den Modellrechnungen, werden Strategien für die Verbesserung selektiven Reflektoren und Lichtfallen entwickelt.TP2: Die Ausbeute von Dünnschichtsolarzellen in der so genannten Superstrat-Konfiguration (Solarzellenträger der Sonne zugewandt) ist im Bereich der kurzwelligen Strahlung durch die Transparenz der Glassubstrate und die Sammlungseigenschaften der verwendeten Kontaktschichten eingeschränkt. Diese Einbußen, die für die a-Si:H-Zelle bis zu 3mA/cm2 betragen können, lassen sich durch Konversion von Photonen aus dem UV-Bereich in den besser nutzbaren, niederenergetischen Spektralbereich vermeiden. Hier sollen mit seltenen Erden (zunächst Tb) modifizierte Gläser hergestellt und deren Konversionseffizienz charakterisiert werden. Wesentlich für die Effizienz des Systems ist die Vermeidung der Emission der konvertierten Strahlung in den offenen Halbraum (siehe Halle) und deren Reduzierung durch energie-selektive, photonische Kristallschichten bei gleichzeitiger Vermeidung starker Reflexion der einfallenden Strahlungsleistung in diesem Spektralbereich.