Fraunhofer FEP: Anodische Bogenverdampfung beschichtet Solarzellen
Im EU-Projekt Luminosity erprobt das Fraunhofer FEP die anodische Bogenverdampfung zur schonenden Beschichtung flexibler Perowskit-Solarzellen. Erste Ergebnisse mit Zinnoxid und Cäsiumjodid zeigen großes Potenzial für eine skalierbare Photovoltaik-Fertigung durch die Kombination von Verdampfungs- und Plasmaprozessen.
Im EU-geförderten Projekt Luminosity arbeiten 15 Forschungs- und Industriepartner aus 9 europäischen Ländern gemeinsam an grundlegenden Technologien für Perowskit-Solarzellen auf flexiblen Trägermaterialien. Der Projektpartner Fraunhofer FEP untersucht im Projekt unter anderem die Eignung der von ihm entwickelten anodischen Bogenverdampfung für die Perowskit-Photovoltaik. Dieses Verfahren nutzt eine spezielle Elektronenquelle (Hohlkathodenbogenentladung) und bietet Vorteile bei der gezielten Einstellung von Schichtparametern für eine Vielzahl von Materialien. Die Kombination aus Verdampfung und Plasmaprozessen ermöglicht eine präzise Anpassung der Schichteigenschaften. In vorangegangenen Projekten wurde bereits gezeigt, dass die anodische Bogenverdampfung hochwertige, dropletfreie und glatte, überaus harte Kohlenstoffschichten (ta-C-Schichten) für Hartstoffbeschichtungen erzeugen kann. Auch die schonende Abscheidung transparenter, leitfähiger Schichten für die nächste Generation der Silizium-Heterojunction-Solarzellen konnte mit der anodischen Bogenverdampfung erfolgreich durchgeführt werden.
Bisher konnte die Methode nur für elektrisch leitfähige Materialien eingesetzt werden. Im Projekt Luminosity wurden jedoch erste vielversprechende Ergebnisse für die Abscheidung von Zinnoxid und Cäsiumjodid erzielt. Zinnoxid ist ein wichtiges Material für die im Luminosity-Projekt verfolgte innovative Fertigungstechnologie für flexible Solarzellen. Dabei werden Schutz- und elektrische Funktionsschichten benötigt, die in sanfter Weise abgeschieden werden müssen – ohne darunter liegende Bereiche zu schädigen. Die Verdampfung von Cäsiumjodid zeigt, dass perspektivisch auch die Abscheidung der aktiven Perowskit-Halbleiterschicht über dieses Verfahren von großem Interesse sein kann. Das innovative Beschichtungsverfahren lässt sich durch die Kombination mehrerer Verdampfermodule in der Beschichtungsbreite leicht skalieren. Das Projekt Luminosity präsentiert sich auf der am 6. und 7. Mai 2025 am Fraunhofer FEP in Dresden stattfindenden Pro Flex Konferenz mit einem Vortrag von Herbert Lifka von HyET Solar: „Scaling up a Roll to Roll line for flexible PV-modules“.