Dünnschicht-Clustertool

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 556490221

Mit Rekord-Wirkungsgraden von über 26% haben sich Solarzellen auf Basis von Perowskitmaterialien innerhalb kürzester Zeit zu einer ernst zu nehmenden Konkurrenz für die etablierte Silizium Technologie entwickelt. Das Material eignet sich durch seine Möglichkeit, verschiedene Bandlücken über die Zusammensetzung des Materials passgenau einzustellen hervorragend sowohl als eine „Standalone“-Einfachsolarzelle, aber auch insbesondere für Tandemzellen auf Basis von Silizium-Solarzellen bzw. für Mehrfachsolarzellen. Auf kleiner Fläche von 1 cm2 wurden mit Silizium-Perowskit Tandemzellen bereits Wirkungsgrade mit nahezu 34% erreicht. Neben dem Einsatz in Solarzellen eignen sich Perowskitmaterialien aber auch für viele andere optoelektronische Anwendungen, z.B. für Laser, Leuchtdioden oder für Detektoren. Sowohl für die Effizienz als auch für die langfristige Stabilität und Reproduzierbarkeit der Bauteile ist es unerlässlich, diese Materialien mit hoher Qualität abzuscheiden. Leider reagieren viele der Substanzen, die für bei der Herstellung der Perowskite verwendet werden, empfindlich auf die Sauerstoff- oder Wassermoleküle der Luft und können daher nicht unter atmosphärischen Bedingungen verwendet werden. Auch kann die herkömmliche Perowskitsynthese mit Lösungsmitteln zu unerwünschten Reaktionen mit den Ausgangstoffen führen. Daher sind Herstellungsverfahren in inerten oder vakuumbasierten Plattformen von Interesse, da sie eine kontrollierte Synthese und Charakterisierung gewährleisten. Eine solche Plattform soll innerhalb eines maßgeschneiderten Clustertools mit mehreren Depositionskammern umgesetzt werden. Das Clustertool ermöglicht dabei u.a. das Aufbringen hybrider Perowskit-, sowie anorganischer bzw. organischer Dünnschichten. Ein automatisierter Probentransporter transportiert die Proben zur Beschichtung von Kammer zu Kammer. Die automatisierte sequenzielle Abscheidung gewährleistet dabei eine besonders hohe Präzision und Reproduzierbarkeit auch bei langwierigen Prozessen. Die Anlage soll ermöglichen, vollständige optoelektronische Bauelemente weitgehend automatisiert innerhalb dieser Anlage zu produzieren und anschließend bzw. während der Abscheidung zu charakterisieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Dünnschicht-Clustertool
• Gerätegruppe: 8380 Schichtdickenmeßgeräte, Verdampfungs- und Steuergeräte (für Vakuumbedampfung, außer 833)
• Antragstellende Institution: Universität Stuttgart
• Leiter: Professor Dr. Michael Saliba