Für die Energieversorgung von Raumfahrzeugen spielen Solarzellen eine zentrale Rolle. Allerdings handelt es sich dabei aufgrund der bisher eingesetzten klassischen Si- und GaAs-Solarzellen vorwiegend um starre Solarzellensysteme.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Einsatzfähigkeit von flexiblen Cu(In,Ga)Se2-Dünnschichtsolarzellen (CIGSe) für die Raumfahrt. Dabei wurde experimentell untersucht, wie sich verschiedene Umweltbedingungen wie atomarer Sauerstoff oder Space Debris auf die Eigenschaften von flexiblen CIGSe-Dünnschichtsolarzellen auswirken und deren Stabilität beeinflussen. Weiterhin wurde untersucht, inwieweit neue flexible Solargeneratorkonzepte zur Massen- und Kosteneinsparung beitragen und für welche Raumfahrt-Missionen ein Vorteil gegenüber den bisher in der Raumfahrt eingesetzten klassischen GaAs Solarzellen zu erwarten ist
Aktualisiert: 2021-03-31
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Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist die Untersuchung der Langzeitstabilität von CIGS-Dünnschichtsolarzellen. Basis der Untersuchungen sind beschleunigte Alterungstests. Eine elementare Erkenntnis der beschleunigten Alterungstests war, dass das Verhalten bei tiefen Temperaturen im Ausgangszustand nach Dauertests bei Raumtemperatur auftritt. Eine Barriere am Rückkontakt wurde als ursächlicher Degradationsmechanismus ermittelt. Auf dieser Erkenntnis basierend wurde ein Modell zur Beschreibung des Zellverhaltens über den gesamten Temperaturbereich entwickelt und eingeführt. Hauptbestandteil des „Phototransistormodells“ ist eine Barriere am Rückkontakt. Damit konnte eine neue Methode zur Bestimmung der Barriere am Rückkontakt entwickelt werden. Als Ursache für die beobachteten Veränderungen der Zellcharakteristika wurde eine Erhöhung der Barriere am Rückkontakt identifiziert. Durch Messungen und Simulationen konnte ein direkter Zusammenhang zwischen der N1-Stufe in der Admittanzspektroskopie und der Barriere am Rückkontakt hergestellt werden. Das beobachtete Verhalten von Zellen bei einem Dauertest unter negativer Spannung konnte mit dem Punch-Through Effekt erklärt werden. Die Dauertests ergaben keine erhebliche Verschlechterung der Lebensdauer, die Langzeitstabilität ist dem zu Folge nicht als kritisch zu bewerten.
Aktualisiert: 2021-04-16
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Neben anderen regenerativen Energiequellen wie Wasser, Wind, Solarthermik und Biomasse bietet auch die Photovoltaik die Chance, einen Anteil für die Energieversorgung der Zukunft beizusteuern. Dafür sind mit staatlicher Förderung Oährlich ca. 180 Mio. DM aus Bundesmitteln) einige Pilotkraftwerke entstanden, ebenso sind im Tausend-Dächer Programm zahlreiche netzgekoppelte Generatoren auf Privathäusern erstellt worden. Es steht jedoch außer Frage, daß noch viel Forschungs-und Entwicklungsarbeit, aber vor allem Überzeugungsarbeit, geleistet werden muß, bis die ersten Verbrennungsaggregate durch Photovoltaik-Kraftwerke abgelöst werden. Ziel dieses Lehrbuches ist es, Studenten im Hauptstudium der Physik und Elektrotechnik sowie Ingenieure mit Bauelement-Erfahrungen an das interessante Arbeitsgebiet der Photovoltaik heranzuführen und ihnen sichere halbleitertechnische Kenntnisse für den Entwurf, die Herstellung und den Umgang mit dem Bauelement Solarzelle zu vermitteln. Dabei werden Grundkenntnisse der Halbleiterphysik vorausgesetzt, wie sie Studenten im Grundstudium der Elektrotechnik vermittelt werden. Der Inhalt wurde als Vorlesung am Fachbereich Elektrotechnik der Technischen Universität Berlin erarbeitet. Die begeisterte Mitarbeit der Studierenden hat die Autoren sehr zu dieser Niederschrift in Buchform ermutigt. Herrn Dip!.-Ing. D. Lin danken wir für seine engagierte Mitarbeit und für zahlreiche Anregungen, ebenso den studentischen Mitarbeitern, allen voran Herrn M. Roche!.
Aktualisiert: 2022-08-18
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Die Arbeit befasst sich mit der Analyse der elektronischen Struktur von Kesterit-Dünnschichtsolarzellen. Dazu werden, unter Verwendung komplementärer spektroskopischer Methoden, optische Übergänge näher betrachtet. Zusätzlich werden die Einflüsse der Absorberkomposition und der sogenannten Cu-Zn-Ordnung näher untersucht sowie deren Wechselwirkung analysiert.
Aktualisiert: 2021-12-20
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Aktualisiert: 2023-04-04
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Neben anderen regenerativen Energiequellen wie Wasser, Wind, Solarthermik und Biomasse bietet auch die Photovoltaik die Chance, einen Anteil für die Energieversorgung der Zukunft beizusteuern. Dafür sind mit staatlicher Förderung Oährlich ca. 180 Mio. DM aus Bundesmitteln) einige Pilotkraftwerke entstanden, ebenso sind im Tausend-Dächer Programm zahlreiche netzgekoppelte Generatoren auf Privathäusern erstellt worden. Es steht jedoch außer Frage, daß noch viel Forschungs-und Entwicklungsarbeit, aber vor allem Überzeugungsarbeit, geleistet werden muß, bis die ersten Verbrennungsaggregate durch Photovoltaik-Kraftwerke abgelöst werden. Ziel dieses Lehrbuches ist es, Studenten im Hauptstudium der Physik und Elektrotechnik sowie Ingenieure mit Bauelement-Erfahrungen an das interessante Arbeitsgebiet der Photovoltaik heranzuführen und ihnen sichere halbleitertechnische Kenntnisse für den Entwurf, die Herstellung und den Umgang mit dem Bauelement Solarzelle zu vermitteln. Dabei werden Grundkenntnisse der Halbleiterphysik vorausgesetzt, wie sie Studenten im Grundstudium der Elektrotechnik vermittelt werden. Der Inhalt wurde als Vorlesung am Fachbereich Elektrotechnik der Technischen Universität Berlin erarbeitet. Die begeisterte Mitarbeit der Studierenden hat die Autoren sehr zu dieser Niederschrift in Buchform ermutigt. Herrn Dip!.-Ing. D. Lin danken wir für seine engagierte Mitarbeit und für zahlreiche Anregungen, ebenso den studentischen Mitarbeitern, allen voran Herrn M. Roche!.
Aktualisiert: 2023-04-04
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