Starcell - Advanced strategies for substitution of critical raw materials in photovoltaics

Photovoltaik in Zeiten der Rohstoffknappheit

Die EU hat einen Katalog von kritischen Rohstoffen erstellt, welcher unter anderem die Elemente Indium, Gallium, Tellur, aber auch Silicium enthält. Hintergrund ist die Verfügbarkeit dieser Elemente weltweit, sowie im Wirtschaftsraum der EU. Das Projekt Starcell hat daher zum Ziel, eine Dünnschichtsolarzelle zu entwickeln, die aus ungiftigen und verfügbaren Elementen aufgebaut ist. Zentrales Element ist hierbei der Halbleiter Cu2ZnSn(Se,S)4. Diese zu entwickelnde Cu2ZnSn(Se,S)4 Solarzelle soll möglichst schnell zur Marktreife gebracht werden. Dazu bedarf es erheblicher Materialverbesserungen und einem steigenden Wirkungsgrad. In Zusammenarbeit mit weltweit führenden Forschungseinrichtungen und Universitäten soll dieses Ziel erreicht werden durch:
- Verbesserung der Halbleitereigenschaften
- Einbringung von Dotier- und Legierungselementen
- Optimierte Kontaktschichten
- Modellgestützte Designkonzepte.
Die Fachgruppe Photovoltaik am Institut für Physik der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg beschäftigt sich seit vielen Jahren mit dem Halbleiter Cu2ZnSn(Se,S)4. Dazu wird das Wachstum von Cu2ZnSn(Se,S)4 Schichten unter Einsatz von Röntgenbeugung in Realzeit studiert, neue Legierungen erforscht und Abscheideprozesse optimiert. Diese Forschung kann unmittelbar in das Projekt Starcell eingebracht und weitergeführt werden.
Weiterhin besitzt die Fachgruppe jahrelange Erfahrung auf dem Gebiet der computergestützten Bauelementsimulation. Auch diese Kompetenz soll in das Projekt Starcell eingebracht werden. So können Änderungen in den Materialeigenschaften und im Bauelementdesign schon frühzeitig in Hinsicht auf die Verbesserung des Energiewandlungswirkungsgrades bewertet werden.
Das Projekt wird gefördert durch das EU-Rahmenprogramm für Forschung und Innovation

Horizont 2020 mit dem Zuwendungsvertrag Nr. 720907.