Verbundprojekt APCVD für Perowskitsolarzellen: Entwicklung eines APCVD basierten Prozesses zur Abscheidung hochwertiger Perowskit-Schichten

Abstract

Ziel des Vorhabens APERO ist die Entwicklung eines industriell einsetzbaren Prozesses zur Abscheidung hochwertiger Perowskit-Schichten und transparenter Metalloxide (TMO) mittels atmosphärischer chemischer Gasphasenabscheidung (APCVD). Die Kombination von Silizium- und Perowskit-Solarzellen (Tandemzellen) bietet ein vielversprechendes Potenzial zur Steigerung des Wirkungsgrads über die bisherigen Grenzen reiner Siliziumzellen hinaus. Da etablierte Herstellungsverfahren wie Spincoating nicht für industrielle Anwendungen skalierbar sind und die CVD-basierte Perowskitabscheidung bisher nicht bei Atmosphärendruck erfolgt, besteht hier ein entscheidender Innovationsansatz. Die bestehenden APCVD-Anlagen bei SCHMID sollen so weiterentwickelt werden, dass sie für die Abscheidung geeigneter Perowskitmaterialien (z. B. MAPI, FAPbI₃ oder gemischte Perowskite) und TMO-Schichten eingesetzt werden können. Ziel ist es, Prozessbedingungen zu etablieren, die die Herstellung funktionsfähiger Einzelschichtsolarzellen mit einem Wirkungsgrad von über 20 % ermöglichen. Dies wird durch umfassende Material- und Schichtcharakterisierung (UKN, ISFH) begleitet. Parallel soll eine Bewertung der technischen Machbarkeit und der APCVD-Prozesskosten erfolgen, um die wirtschaftliche Anschlussfähigkeit des Verfahrens zu beurteilen. Langfristig zielt das Projekt darauf ab, den Weg für eine skalierbare, kosteneffiziente und industrietaugliche Herstellung von Perowskit-Solarzellen in Deutschland zu ebnen. The aim of the APERO project is to develop an industrially applicable process for the deposition of high-quality perovskite layers and transparent metal oxides (TMO) using atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD). Combining silicon and perovskite solar cells in tandem architectures offers promising potential to surpass the efficiency limits of conventional single-junction silicon cells. Since established manufacturing methods such as spin coating are not scalable for industrial use, and perovskite deposition via CVD has so far not been implemented at atmospheric pressure, this represents a significant innovation opportunity. Existing APCVD equipment at SCHMID is to be adapted to enable the deposition of suitable perovskite materials (e.g., MAPI, FAPbI₃, or mixed perovskites) and TMO layers. The goal is to define process conditions that allow the fabrication of functional single-junction solar cells with efficiencies exceeding 20%. This development will be supported by extensive material and film characterization performed by the University of Konstanz (UKN) and ISFH. In parallel, a technical and economic assessment of the APCVD process and its cost structure will be carried out to evaluate its industrial viability. In the long term, the project aims to pave the way for a scalable, cost-effective, and industrially feasible manufacturing route for perovskite solar cells in Germany