SIMS-Bild mit Verteilungen von Spurenelementen in einer CIGS-Solarzelle.
Energiematerialien

Eine grünere Zukunft

Mit Hochdruck zu kostengünstiger und effizienter Solarzellentechnologie

Klimawandel und jüngste Wetterextreme machen deutlich, dass grüne Technologien wichtiger geworden sind denn je. Die Entwicklung neuartiger, kostengünstiger und hoch effizienter Bauteile für Solarzellen ist von entscheidender Bedeutung, damit das Ziel der Net-Zero-Emissionen bis 2050 erreicht werden kann. Bis dahin sind allerdings noch viele Herausforderungen zu bewältigen. 

Die Suche nach besseren Materialien für Solarzellen

Herkömmliche Siliziummodule sind voluminös und ineffizient. Perowskite hingegen können die Effizienz verbessern, da sich aus diesem Material sehr dünne Schichten herstellen lassen und entsprechende Module insgesamt weniger Material erfordern. Wichtig ist auch die Verbesserung der Lebensdauer und Haltbarkeit der Zellen – diese Merkmale hängen von den jeweiligen Eigenschaften des verwendeten Materials ab.

Diese Eigenschaften sowie die Leistungsfähigkeit zukünftiger Photovoltaik-Bauteile hängen wiederum von der jeweiligen chemischen und mikrostrukturellen Umgebung ab. Allerdings ist die Rekonstruktion und Kontrolle dieser Umgebungen äußerst schwierig.

Materialwissenschaftler beschäftigen sich mit der Aufgabe, die Zusammenhänge zwischen Leistung, Struktur und Verarbeitung zu verstehen, um auf dieser Grundlage neue Technologien zu entwickeln, die unseren steigenden Energiebedarf decken.

Bessere Mikroskopie-Tools für die Forschung

Die Mikroskopie kann einen bedeutsamen Beitrag zur Entwicklung künftiger Solarzellen leisten. Korrelative Elektronen- und Ionenmikroskope können Merkmale auf verschiedenen Längenskalen und in hoher Auflösung darstellen. Die energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) ermöglicht präzise chemische Analysen, während mit der Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) die Spurenelemente auf Materialoberflächen mit hoher Genauigkeit ermittelt werden können. Mit diesen Techniken verfügen Sie über die Hilfsmittel, die Sie benötigen, um neuartige Solarzellendesigns zu entwickeln und zu verstehen. 

Elektronen- und Ionenmikroskopie-Lösungen von ZEISS
Unsere Lösungen liefern die detaillierten analytischen Informationen, die Forscher für Ihre Arbeit benötigen. ZEISS Mikroskope ermöglichen Ihnen die schnelle und einfache Bestimmung der chemischen und strukturellen Umgebung in Dünnschicht-Solarmodulen und mono- oder polykristallinen Solarzellen. Untersuchen Sie strahlenempfindliche Materialien wie Perowskite mit den Bildgebungskapazitäten der Gemini-Optik für Aufnahmen bei niedriger Spannung, stellen Sie Elementverteilungen bei höchster Auflösung mit SIMS-Imaging dar und analysieren Sie Elementverteilungen in 2D und 3D mit EDX. 

Nächste Schritte

Erfahren Sie mehr über das Mikroskopie-Portfolio und darüber, wie ZEISS Sie bei Ihrer Solarzellenforschung unterstützen kann.

Anwendungsbilder

  • Oberfläche einer CIGS-Solarzelle auf einem Aluminiumsubstrat, aufgenommen mit GeminiSEM bei 1,8 kV unter Verwendung des Inlens SE-Detektors zur Hervorhebung der Oberflächentopografie.

    Oberfläche einer CIGS-Solarzelle auf einem Aluminiumsubstrat, aufgenommen mit GeminiSEM bei 1,8 kV unter Verwendung des Inlens SE-Detektors zur Hervorhebung der Oberflächentopografie.

  • Oberflächenprofil einer Solarzelle mit Laser-Isoliergraben, aufgenommen mit LSM 700 MAT, EC Epiplan-Apochromat 50x/0,95, ursprüngliches Stack: 80,1 μm x 80,1 μm x 8,2 μm, 512 μm x 12 Pixel x 55 Schnitte

    Solarzelle mit Laser-Isoliergraben, 3D‑Oberflächentopografie, EC Epiplan-Apochromat 50x/0,95, ursprüngliches Stack: 80,1 μm x 80,1 μm x 8,2 μm, 512 μm x 12 Pixel x 55 Schnitte

Oberfläche einer CIGS-Solarzelle auf einem Aluminiumsubstrat, aufgenommen mit GeminiSEM bei 1,8 kV unter Verwendung des Inlens SE-Detektors zur Hervorhebung der Oberflächentopografie.
Oberfläche einer CIGS-Solarzelle auf einem Aluminiumsubstrat, aufgenommen mit GeminiSEM bei 1,8 kV unter Verwendung des Inlens SE-Detektors zur Hervorhebung der Oberflächentopografie.

Oberfläche einer CIGS-Solarzelle auf einem Aluminiumsubstrat

Aufgenommen mit GeminiSEM bei 1,8 kV unter Verwendung des Inlens SE-Detektors zum Hervorheben der Oberflächentopografie.


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Downloads

  • ZEISS Crossbeam and ZEISS ORION NanoFab

    Alkali Diffusion in CIGS Solar Cells Studied by Gallium and Neon SIMS

    1 MB