• 太阳能研究部门

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• HZB专注于有针对性的基础研究，并将其作为工业应用原型技术开发的基础。这项工作一方面涉及高效薄层太阳能电池的开发，并面向目前世界上最先进的半导体材料。另一方面，从常见的和环境相容的元素研究新的材料组合。在“湿”能源系统中生产燃料正在按照自然模型进行测试。
  
  太阳能研究使用了广泛的技术设施。它与各种研究所和工业公司合作。我们的目标是为商业全球化不断增长的需求和挑战提供科学和技术的回应。
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• 研究主题

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  • • 先进薄膜器件

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    • 该研究领域的目标是利用HZB独特的技术和分析能力来开发与光伏行业相关的新设备和工艺。一方面，这涉及到帮助薄膜光伏产业实现其长期效率和降低成本的目标。另一方面，HZB的研究超越了现有技术，致力于开发基于丰富无毒元素的材料，用于未来高效的薄膜光伏器件，并利用和开发不同薄膜技术之间的协同作用。
      
      Chalcopyrite-Type半导体
      本研究领域旨在进一步开发铜-黄铁矿型半导体作为薄膜器件的高效率选择的潜力。一个主要目标是使用半导体层的高通量沉积工艺开发非常高效的器件(在20%范围内)。柔性基板的使用是另一个关键目标。基于丰富且无毒元素的可选多元吸收材料正在研究中，并且正在开发新的器件结构来替代传统的n+ p异质结器件。
      
      硅光电
      在HZB，研究了晶体硅薄膜光伏应用的科学和技术基础。在廉价的衬底上生长的薄膜晶体硅太阳能电池结合了传统硅晶圆技术的优点-例如高材料质量-与薄膜技术的高生产率，节能生产，电气互连性和低材料消耗。基于硅异质结构的太阳能电池概念的研究，其中异质发射体作为薄层沉积，旨在简化可应用于薄膜太阳能电池结构和硅体太阳能电池的工艺。
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  • • 新型材料和器件概念

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    • 在新材料和概念的研究是针对生产成本效益和更有效的设备的长期目标。例如，基于纳米颗粒的太阳能电池概念有望提供更大的化学灵活性，并利用量子尺寸和光相干效应。其目的是产生制造光伏设备所需的科学知识，超越目前的成本和效率限制。
      
      迄今为止，仅在使用具有不同带隙能量的III-V材料堆叠的多结器件中观察到超过单带隙材料Shockley-Queisser极限的效率。近年来，人们讨论了各种各样的理论概念，以利用新的光伏概念，在不使用多结电池的情况下，通过最小化光谱和热化损失来超越基本的效率限制。
      
      采用科学的方法来系统地克服控制效率限制的基本挑战，以及解决诸如使用低成本材料的愿望等实际要求。为此，我们结合了已经处于高级开发阶段的材料(特别是用于先进薄膜器件的材料)和到目前为止主要研究的材料和概念(如混合器件)
      基本水平。
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  • • 太阳能燃料

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    • 作为太阳能研究部门的一部分，太阳能燃料研究所正致力于开发具有成本效益的光伏混合系统，该系统通过水分解产生氢，直接将阳光转化为储存的化学能。从太阳能直接产生燃料是基于可再生一次能源的可持续能源技术面临的最突出挑战之一。这种方法可以规避以氢或碳氢化合物的形式储存太阳能的固有挑战。为了保证机动性，特别是在航空运输应用中，需要材料存储。为此，通过薄膜PV结构的光子激发将光转化为电能的能量直接与前后触点的腐蚀稳定层相结合，在电极-电解质界面催化水的光解过程。产生的氢可以以压缩气体、液态氢、金属氢化物或甲醇的形式储存。因此，通过使用燃料电池将储存的氢重新转化为电能，可以克服太阳光照不连续的固有问题。
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  • • 高级分析和建模

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    • 目前生产的太阳能电池的最佳性能和未来的太阳能电池概念只能在先进的模拟和表征工具的帮助下实现。必须使用专用工具来监控捕获、存储和释放能量的物理过程，从而协助控制未来光伏设备中这些过程的策略。HZB的大型设施-柏林中子研究堆(BER II)和柏林同步辐射源(BESSY II)与中心的专用分析实验室相结合，提供独特的研究设施，将中子和光子结合起来，从表面深入到样品的大部分进行pv研究。分析组合的新成员将是SISSY实验室空间。
      在这里，原位生长、界面和缺陷研究将通过基于同步加速器的光谱方法得到加强。该设施SISSY(同步加速器太阳能原位实验室)将补充和支持现有的黄铜矿半导体(CIGSe)界面工程和薄膜生长(CISSY和EDDIbeamline)实验，并将使国内和国际硅光伏社区能够克服目前存在的界面和材料特性诊断的局限性。
      

• 硅光电研究所

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• 我们致力于为薄膜技术在硅光伏中的应用奠定科学和技术基础。在廉价的衬底(如玻璃)上生长的薄膜晶体硅太阳能电池将传统硅技术的优点与薄膜技术的高生产率、节能生产、电气互连性和低材料消耗相结合。基于硅异质结构的太阳能电池概念的研究，其中异质发射体作为薄层沉积，目标是可以应用于薄膜太阳能电池结构以及硅体太阳能电池的工艺简化。
  
  我们的研究项目侧重于两个领域，这两个领域的组织结构通过部门内共同使用的技术流程和分析方法紧密相连。这两个领域也得到了HZB太阳能电池和结构研究部门内其他部门的一系列方法的支持。
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• 多相材料系统研究所

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• 我们致力于为薄膜技术在硅光伏中的应用奠定科学和技术基础。在廉价的衬底(如玻璃)上生长的薄膜晶体硅太阳能电池将传统硅技术的优点与薄膜技术的高生产率、节能生产、电气互连性和低材料消耗相结合。基于硅异质结构的太阳能电池概念的研究，其中异质发射体作为薄层沉积，目标是可以应用于薄膜太阳能电池结构以及硅体太阳能电池的工艺简化。
  
  我们的研究项目侧重于两个领域，这两个领域的组织结构通过部门内共同使用的技术流程和分析方法紧密相连。这两个领域也得到了HZB太阳能电池和结构研究部门内其他部门的一系列方法的支持。
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• 理工学院

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• 该研究所致力于新型薄膜太阳能电池的制造和优化，以及它们在工艺产量、可靠性和转换效率方面的表征。活动的核心是在实验室规模上制备Cu(In,Ga)(S,Se)2化合物半导体薄膜和完整光伏组件的技术。薄膜的制备得到了合适的工艺控制和原位分析技术的支持。活动包括结构，形态，光电表征层和完整的太阳能电池。模拟工具与太阳能电池的光电特性结合使用。
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• 太阳能燃料和储能材料研究所

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• 从太阳能直接产生燃料是基于可再生一次能源的可持续能源技术面临的最突出挑战之一。这种方法将保证电能的固有存储问题，结合不间断的阳光可用性以及移动实施(如航空运输)的保障。为此，我们的研究所采取了一种策略，在固态材料系统中产生氢，其中半导体吸收剂和催化剂都集成到一个结构中(HZB报告2009)。因此，通过半导体的光子刺激将光转化为电能的能量直接与电解质-电极-界面上转化为可储存的化学能(氢)的催化过程相结合。生成的氢可以通过已知的方法(压缩气体，液体- h2，金属氢化物，转化为甲醇)来储存。
  
  理解和指导适当的过程及其相互作用是科学工作的目标，也是充分有效地开发氢的先决条件。这需要在光物理、表面和材料化学、光电化学、界面和表面科学以及系统校准等领域的广泛互动科学方法中采用高容量表征方法。
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• 青年调查员组界面设计

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• 分析方法
  • 光电子能谱
  • 逆光电光谱学
  • 扫描探针显微术
  • x射线发射光谱学
  • x射线吸收光谱学
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• PVcomB

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• 柏林光电薄膜和纳米技术能力中心
  技术转移——弥合基础科学与工业之间的差距
  
  PVcomB的主要目标是通过提供顶级技术转让来支持全球薄膜光伏技术和产品的发展。
  
  PVcomB的结构是独特的，它将研究与开发与高水平的教育和培训相结合。在与工业界的合作研发项目中，薄膜组件生产的所有相关方面都得到了解决。此外，教育和培训将为该行业提供高技能的薄膜光伏专业人员。
  
  两条30x30 cm2的薄膜硅(a-Si/μc-Si)和CIS参考线
  在实验室规模的光伏电池和工业规模的组件之间存在着巨大的差距。PVcomB通过运营两条专用的试验线来弥补这一差距，该试验线用于生产面积为30 x 30 cm²的中型光伏模块。这种中等大小的模块非常适合解决工业生产中出现的问题。同时，将为每个过程和分析步骤开发和测试替代方案。种类繁多的分析工具可确保产品性能的变化可以与基本材料或工艺特性联系起来。PVcomB试验线的一个真正独特的特点是，薄膜硅和基于CIS的模块都将在一个实验室中进行研究。这种方便的安排提供了在所有薄膜技术共同的许多主题中释放显着协同效应的潜力。
  
  我们提供:
  • 增加支持
  • 工业过程的不断发展
  • 开发有前途的高风险概念
  • 将HZB和柏林工业大学成功的基础研究项目扩展到30 x 30 cm2的模块尺寸
  • 使用PVcomB参考生产线作为光伏供应商的基准:新材料，分析工具或替代工艺步骤
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