Opalfilme als selektive optische Filter- und Reflektionsschichten; Nanosun

• Antragsteller: Professor Dr. Rudolf Zentel
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 24183098

Der Beitrag unserer Gruppe zu diesem Projekt besteht in der Herstellung von Opalstrukturen, die sich als selektive Reflektoren in Solarzellen verwenden lassen. Aufbauend auf den bisherigen Ergebnissen soll dabei im Teilprojekt I (Zwischenreflektoren für Tandemsolarzellen) hauptsächlich die Optimierung der Replikaherstellung (größtenteils durch chemische Dampfphasenabscheidung (CVD)) – insbesondere zur Verbesserung der Leitfähigkeit – bearbeitet und diese Strukturen in Tandemsolarzellen integriert werden. Ein weiterer Bearbeitungspunkt liegt in der Untersuchung von Opalen aus großen Kugeln auf ihre Eignung als dreidimensionales Beugungsgitter, mit dem sich der Lichtweg durch eine Absorberschicht ebenfalls erhöhen ließe. Für das Teilprojekt II (selektive Reflektoren für Fluoreszenzkollektoren) soll die Qualität von Opalreflektoren mit verschiedenen Strategien weiter verbessert werden. Daneben ist eine Mitarbeit in den Teilprojekten II und III durch das Bereitstellen von Modellsystemen, z.B. polymerfunktionalisierter fluoreszenter Materialien, geplant. Damit gliedert sich unsere Arbeit in folgende Komplexe:1.) Die Synthese monodisperser Kugeln. Hier ist eine Variation der physikalischen Eigenschaften der Kolloide geplant, um zum einen deren Temperaturstabilität zu erhöhen (mehr Variationsmöglichkeiten im CVD-Prozess), zum anderen die Reflektionen höherer Ordnung zu reduzieren (Kern-Schale Kugeln mit unterschiedlichen Brechungsindices in den einzelnen Schichten). Ein besonderes Augenmerk liegt darüber hinaus in der Synthese großer Kugeln im Bereich von 500-700 nm.2.) Die Kristallisation der Kolloide zu Opalfilmen. Durch die Kristallisation auf flüssigen Substraten soll hier die Qualität der Opalfilme weiter verbessert werden (Rissfreiheit). Insbesondere müssen die Parameter der bisher verwendeten Kristallisationsmethoden für die Kristallisation auf die für die Solarzellen verwendeten Bauteile angepasst werden.3.) Die Herstellung von Opalreplika. Durch Variation der Prozess- und Nachbehandlungsparameter (Dotierung, Tempern) soll hier vor allem die Leitfähigkeit erhöht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen