Die Degradation der Tripelzelle durch Partikelstrahlung des Weltraums konnte aufgrund umfangreicher theoretischer Analysen und deren hardwaremäßige Umsetzung optimiert werden. Das Entwicklungsprodukt wurde erfolgreich in eine Serienfertigung überführt. Die Qualität des Produkts konnte durch Optimierung der Prozess-Stabilität, der Prozess-Steuerung und -Kontrolle sowie der maßgebenden Prozessparameter stabilisiert und die Leistungsmerkmale des Serienprodukts voll verifiziert werden . Die Entwicklung von Multi-Kaskadenzellen mit mehr als 3 Übergängen konzentrierte sich auf die Verbesserung des 1 eV-Materials GaInNAs. Durch geeignete Ausheizbedingungen konnten Stickstoffketten, die sich während des Kristallwachstums bilden, aufgebrochen und durch die Zerlegung des TBAs Precursors eingebauter Wasserstoff ausgetrieben werden. Beides führte zu einer Verbesserung der Halbleitereigenschaften. Die Reduktion des Einbaus von Kohlenstoff bei gleichbleibendem N-Gehalt war ein weiterer Forschungsschwerpunkt. Das entwickelte 1 eV-Material GaInNGa wurde erfolgreich in einer Mehrfachsolarzelle mit 6 pn-Übergängen als Vorstufe zu einer Quadrupelzelle eingesetzt. Es konnten Wirkungsgrade bis knapp unter 20 % erzielt werden, wobei die Leerlaufspannung von maximal 4972 mV durch schlechte Morphologie der Schichten und die zusätzliche Tunneldiode noch wesentlich zu niedrig ist. Viel versprechend ist allerdings die Tatsache, dass die 6-fach Solarzellen im Vergleich zu Einfachzellen aus GaInNAs einen höheren Strom generieren. Wichtige Zelltechnologieschritte für die Multi- Kaskadenzelle mit mehr als 3 Übergängen wurden material- und prozessmäßig optimiert. Im Bereich der Charakterisierung wurde ein Blitzlampen-Simulator entworfen, dessen Spektrum sich durch mindestens 6 geeignete Filtereinheiten so einstellen lässt, dass sich AMO ähnliche Bedingungen für die 4-, 5-, oder 6-fach Solarzelle ergeben. Der Aufbau dieses Sonnensimulators wurde mit Eigenmitteln der Fraunhofer Gesellschaft begonnen und wird im Frühjahr 2007 betriebsbereit sein.
TRIQUAS 2 - Tripel-, Quadrupel- und Sextupel-Solarzellen für Raumfahrtanwendungen. Abschlussbericht
TRIQUAS 2 - triple, quadruple and sextuple solar cells for spaceflight applications. Final report.
2007
156 Seiten, 76 Bilder, 22 Tabellen, 46 Quellen
Report
German
Blitzlampengerät , Fertigungsverfahren , Forschungsvorhaben , Halbleiterwerkstoff , Kristallwachstum , Leerlaufspannung , Prozessparameter , Prozesssteuerung und -regelung , Raumfahrttechnik , Raumstrahlung , Serienfertigung , Solarzelle , Strahlungsfestigkeit , Teilchenstrahlung , theoretische Analyse , Verfahrensoptimierung , Wasserstoff , Wirkungsgrad
TIBKAT | 2007
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