Die auf Germanium basierende Thermophotovoltaikzelle von imec mit einer optimierten Front- und Rückseitenlackierung.

imec-Forscher präsentierten heute eine verbesserte Verarbeitungstechnik für Germanium-basiert Thermophotovoltaische (tpv) Zellen, die zu einer signifikanten Reduktion der Zellkosten führen, ein wesentlicher Schritt zur Entwicklung eines Marktes für thermophotovoltaische Anwendungen. Die neu entwickelten TPV-Zellen von imec werden auf Germanium-Substraten mit einer optimierten Oberfläche hergestellt, die speziell für diese Anwendung entwickelt und hergestellt wurde.

Thermophotovoltaische Zellen wandeln die Strahlung von Wärmequellen mit einer niedrigeren Temperatur als die der Sonne um. TPV-Zellen eignen sich ideal für den industriellen Einsatz, zum Beispiel zur Erzeugung von Strom aus Abwärme, die bei der Stahl- oder Glasproduktion freigesetzt wird. alternativ können tpv-zellen zu haushaltsheizungssystemen hinzugefügt werden, um strom neben heißem wasser zu erzeugen. TPV-Zellen können daher den Abfall reduzieren und somit die Effizienz von Heizsystemen erhöhen.

Aufgrund der Gesamtkomplexität eines vollständigen tpv-Systems und der relativ hohen Kosten von existierenden geeigneten Zellen müssen tpv-Systeme jedoch noch Zugang zu Industrie- und Verbraucheranwendungen finden. Der neu entwickelte Fertigungsprozess von imec ist ein wichtiger erster Schritt, um das Marktpotenzial für diese vielversprechende Technologie zu erschließen.

tpv-Zellen auf speziell entwickelten Substraten zeigen eine verbesserte Leistung bei Wellenlängen, die für thermophotovoltaische Anwendungen relevant sind.

Die Emissionsspitze von selektiven Emittern, die typischerweise in TPV-Systemen verwendet wird, liegt nahe bei der Bandlücke von Germanium. deshalb, Germanium Photovoltaik-Geräte eignen sich gut als Empfänger für diese Art von Systemen. Germanium-basierte tpv-Zellen wurden bisher auf Epi-Ready-Substraten hergestellt, die für das epitaktische Wachstum von iii-v-Schichten vermarktet werden. Imecs Verarbeitungsverfahren beinhaltet jedoch keine epitaxialen Abscheidungsschritte, da der Emitter durch Diffusion und Passivierung gebildet wird, die unter Verwendung von amorphem Si erhalten werden. Während eines Forschungsprogramms wurden speziell für diese Anwendung ge¬ schaffene Substrate hergestellt und getestet. Spektralantwortmessungen, die die herkömmlichen tpv-Zellen, die von epi-bereiten Substraten ausgehen, mit tpv-Zellen vergleichen, die auf spezifisch konstruierten ge-Substraten definiert sind, zeigen, dass letztere eine bemerkenswert bessere Quanteneffizienz aufweisen. Dies führt direkt zu einer höheren Umwandlungseffizienz von Abwärme in Elektrizität.

jef poortmans, Leiter Photovoltaik bei imec, sagte: \"Imecs Forschung im Bereich der Photovoltaik zielt darauf ab, Techniken zu finden, mit denen sich kostengünstigere und effizientere Solarzellen herstellen lassen. Wir haben eine starke Expertise in Silizium-Solarzellen von mehr als 25 Jahren aufgebaut. Dieses Wissen haben wir erfolgreich für unsere tpv-Forschung genutzt. Wir haben die proprietären Oberflächenpassivierungstechniken von IMEC, neuartige Kontakttechnologien und Materialwissen eingesetzt, um die Quanteneffizienz unserer tpv-Zellen zu verbessern, was zu einer höheren Zellleistung und -effizienz führt st rot nktion. \"

Quelle: phys.org

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