Im Sprint zur Tandemzelle: Wie das Helmholtz Innovation Lab HySPRINT mit der Industrie zusammenarbeitet

26. Oktober 2018

Im Sprint zur Tandemzelle

Wie das Helmholtz Innovation Lab HySPRINT mit der Industrie zusammenarbeitet

HZB  Hysprint Labor Berlin

Stefanie Severin, Siddhartha Garud, Stefan Gall und Sven Kühnapfel (v. l. n. r.) vor der Laseranlage, die u. a. für die Kristallisation von Siliziumschichten auf Glassubstraten verwendet wird

Beim Helmholtz Innovation Lab HySPRINT forscht man anwendungsorientiert an erfolgversprechenden Solarzellen. Bei ihren raffinierten Entwicklungsideen setzen die Wissenschaftler auf die Zusammenarbeit mit der Industrie.

Magisch funkelt das blaue, schokotafelgroße Quadrat mit silbernen Streifen, das Stefan Gall auf den Tisch legt. Es erinnert an ein abstraktes Bild, dem nur noch der passende Rahmen fehlt. Doch im Besprechungsraum des Helmholtz Innovation Lab HySPRINT in Adlershof wird keine Kunst präsentiert, vielmehr demonstriert Projektleiter Gall das Ergebnis einer Kooperation mit der LIMO (Lissotschenko Mikrooptik) GmbH. „Unsere Mikrolinsen sind speziell für die Strahlformung von Hochleistungslaser geeignet“, sagt LIMO-Marketingchef Dirk Hauschild. Die vor 25 Jahren gegründete Dortmunder Firma kann dünnste Oberflächen in wenigen Millisekunden bis auf 1.500 Grad erhitzen und ebenso schnell wieder erkalten lassen. So lassen sich die Eigenschaften des Oberflächenmaterials, etwa eines Halbleiters, verbessern, ohne das darunterliegende Material zu beschädigen.

In der Zusammenarbeit mit HySPRINT dient ein linienförmiger Laserstrahl dazu, eine nur wenige Mikrometer (tausendstel Millimeter) dicke, auf einer Glasscheibe deponierte Siliziumschicht extrem genau zu schmelzen. Beim Abkühlen wachsen Siliziumkristalle entlang der Laserlinie, am Anfang kleine, dann größere. So entstehen multikristalline Siliziumschichten auf Glas, die etwa zur Herstellung von Solarzellen verwendet werden können. „Diese Schichten sind viel dünner und einfacher herzustellen als die üblichen Siliziumwafer“, sagt Gall.

HySPRINT steht für „Hybrid Silicon Perovskite Research, Integration & Novel Technologies“ und charakterisiert die Stoßrichtung dieser innovativen Einrichtung am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB). Es geht um besonders effiziente Tandemsolarzellen, die neben Silizium noch weitere Halbleiter-Werkstoffe enthalten. Dabei sind derzeit vor allem metallorganische Perowskite gefragt. Die jeweiligen Materialien absorbieren unterschiedliche Teile des Lichtspektrums, das oben liegende Perowskit den kurzwelligen, hochenergetischen, das darunterliegende Silizium den langwelligen Teil. „Die Kombination Silizium-Perowskit ist ein wichtiges Thema für HySPRINT“, sagt Gall, Dozent für Photovoltaik an der Technischen Universität Berlin, an der er auch in Elektrotechnik promovierte. Nach einer Tätigkeit in der Industrie kam der gebürtige Berliner im November 2000 an das Hahn-Meitner-Institut, heute Teil des HZB.

Die Helmholtz-Gemeinschaft hat bundesweit sieben Innovation Labs eingerichtet, darunter das HySPRINT. Damit will man die anwendungsorientierte Forschung, den Technologietransfer und die Kooperationen mit der Industrie stärken.„Seit Anfang 2017 werden wir gefördert, zunächst für drei Jahre und wenn es gut läuft noch weitere zwei Jahre“, sagt Gall. Nach der Förderphase durch die Helmholtz-Gemeinschaft sollen die Labs ihre Arbeit fortsetzen und dabei zu einem hohen Anteil durch Drittmittel finanziert werden.

Auch bei der Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe „Hybride Bauelemente“ an der Humboldt-Universität zu Berlin geht es um Perowskit-Solarzellen. Um das zukunftsträchtige Material im großen Maßstab auftragen zu können, bedarf es neuer und preiswerter Methoden. Hier bieten sich die Drucktechniken an, mit denen sich Arbeitsgruppenleiter Prof. Emil List-Kratochvil und seine Mitarbeiter gut auskennen. „Das ist praktisch unbegrenzt skalierbar“, sagt Gall. Da die Silizium-Photovoltaik mit einem derzeitigen Wirkungsgrad von fast 27 Prozent bald an das theoretische Maximum von etwa 29 Prozent stoßen wird, sieht sich der HySPRINT-Projektleiter mit dem Schwerpunkt auf Perowskite und der Tandemsolarzelle auf dem richtigen Weg. Das Helmholtz Innovation Lab verspricht sich, nach der Förderphase ein bedeutender Partner für anwendungsorientierte Forschung und Technologietransfer auf unterschiedlichen Gebieten zu sein.

Von Paul Janositz für Adlershof Journal

 

Kommentare

Kommentare (0)

Keine Kommentare gefunden!

Sagen Sie uns Ihre Meinung

Ihre Meinung ist uns wichtig

Meldungen dazu

Adlershof Journal Cover
Adlershof Journal November/Dezember 2018
Neue Lebenswege: Wir haben den Dreh raus
HySPRINT-Labor am HZB
2,8 Millionen Euro für Großserienfertigung der Perowskit-Tandemsolarzellen
Helmholtz-Zentrum Berlin und Partner wollen den Herstellungsprozess weiter verbessern
HySPRINT-Logo
Solarzellen und organische LEDs drucken
Humboldt-Universität zu Berlin und Helmholtz-Zentrum Berlin gründen gemeinsames Labor und Forschergruppe „Generative Fertigungsprozesse für Hybride Bauelemente“
Mehr Mittel für Photo­voltaik- und Wasser­stoff-Energie­technologie
1,9 Mio. EUR Zusatzförderung für Helmholtz Innovation Lab HySPRINT