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TBAfuerPV

Herstellverfahren für wichtiges Vorprodukt von Mehrfachsolarzellen zur Marktreife bringen

Mehrfachsolarzellen aus speziellen kristallinen Verbindungshalbleitern, sogenannten III/V-Halbleitermaterialien, sind heute die weltweit effizienteste Form, Sonnenlicht in Elektrizität umzuwandeln. Aktuelle Verfahren erreichen Wirkungsgrade von bis zu 46 Prozent. Diese hohe Ausbeute wird möglich, weil sie aus mehreren übereinanderliegenden Schichten bestehen. Eingesetzt werden Mehrfachsolarzellen zum Beispiel für die Energieversorgung von Satelliten oder in der konzentrierenden Photovoltaik, die auf hohe direkte Sonnenstrahlung angewiesen ist.

Die einzelnen III/V-Halbleiterschichten werden mittels metallorganisch-chemischer Gasphasenabscheidung (MOVPE) erzeugt. Bisher wird hierbei der hochtoxische Arsenwasserstoff eingesetzt. Mit diesem sogenannten Gruppe-V-Präkursor werden allerdings nur geringe Abscheideausbeuten bezogen auf das eingesetzte Arsen erzielt. Der weitaus größte Teil fällt als Abfallstoff an, was aus Umweltschutz- und Materialeffizienzgesichtspunkten nicht tolerabel und teuer ist. An diesem Punkt setzt das Forschungsprojekt TBAfuerPV an. Der Forschungsverbund aus drei Unternehmen und einer Universität strebt an, ein neues Herstellverfahren für den alternativen Gruppe-V-Präkursor Tertiärbutylarsin (TBA) zur Marktreife zu bringen. Der Herstell- und Qualifizierungsprozess für den deutlich sichereren Gruppe-V-Präkursor TBA ist derzeit noch zu aufwendig und teuer, sodass TBA bislang noch nicht kommerziell zur Herstellung von Mehrfachsolarzellen eingesetzt wird. Neben dem deutlich verbesserten und kostengünstigeren Herstellprozess für TBA wollen die Projektpartner einen Prozess für Tertiärbutylphosphin (TBP) in Photovoltaik-Qualität, einen weiteren Gruppe-V-Präkursor, entwickeln.

Die notwendige Reinheit und Qualität der Präkursoren soll durch umfangreiche chemische Analytik, Testung und Erprobung von Photovoltaik-Zellen sichergestellt werden. Im Verbund soll zusätzlich ein Konzept für die umweltgerechte Wiedergewinnung des Arsens aus MOVPE-Prozessabfällen entwickelt werden.

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