KoReMO

Kostenreduktion und erhöhte Ressourceneffizienz durch neue Versorgungssysteme für Metall-Organische Ausgangsstoffe in der Epitaxie von III-V Hochleistungssolarzellen

Laufzeit: 03/2017 - 02/2021
Auftraggeber / Zuwendungsgeber: BMWi
Kooperationspartner: Umicore AG; Aixtron SE; Sempa Systems GmbH; AZURSPACE Solar Power GmbH
Projektfokus:
a) Schematische Darstellung der GaInP Solarzellenstruktur. b) Offene Klemmspannung unter Beleuchtung mit AM1.5g für die erste GaInP Solarzelle welche mittels des dem neuen flüssigen Indium Prekursor mit direkt Verdampfer in KoReMO hergestellt wurde im Vergleich zu einer Referenzzelle mit konventionellen Präkursoren.

Solarzellen aus III-V Halbleitern erreichen heute weltweit die höchsten Umwandlungseffizienzen von bis zu 46 % und finden industrielle Anwendung in Satelliten und in Konzentrator-PV Systemen. Das Licht wird in diesen hochkonzentrierenden Modulen etwa 500-fach gebündelt, um die Fläche und damit die anteiligen Kosten der III-V Solarzellen zu reduzieren. Die Hälfte der Epitaxiekosten für III-V Mehrfachsolarzellen entfällt auf die metallorganischen Ausgangsstoffe Trimethylindium und Trimethylgallium (so genannte „Metallorganische Quellen oder Prekursoren“) für den MOVPE-Herstellprozess. Das Projekt KoReMO soll nachweisen, dass diese Epitaxiekosten durch Nutzung von neuen Indium-Quellen und einem neuen Zuführsystem, sowohl für Trimethylindium als auch für Trimethylgallium, um etwa die Hälfte gesenkt werden können. Zudem sollen durch das Zuführsystem höhere Wachstumsraten für GaAs und GaInP möglich werden. Die Verbesserungen werden anhand von heute etablierten GaInP/GaInAs/Ge Dreifachsolarzellen nachgewiesen.

Am Fraunhofer ISE wird die neue Indium-Flüssigquelle mit Verdampfer getestet sowie ein zentraler Verdampfer für Trimethylgallium (Vaporbot) getestet. Dazu wurden die beiden neuen Verdampferquellen in den bestehende MOVPE Plantenepitaxiereaktor (AIX2800G4-TM) integriert und in Betriebgenommen. Erste Tests GaInP Solarzellen zeigen eine vergleichbare solare Konversionseffizienz wie die Vergleichsprobe mit konventionellen Prekursoren.