Verbundvorhaben: APERO - APCVD für Perowskitsolarzellen; Teilvorhaben: Vorentwicklung von "CVD"-Laborprozessen zur Perowskitabscheidung

Abstract

Im APERO-Projekt hatten sich die Projektpartner Schmid, die Universität Konstanz (UKN) und das Institut für Solarenergieforschung GmbH Hameln/Emmerthal (ISFH) zu einem Konsortium zusammengeschlossen, um eine lösungsmittelfreie und industriell geeignete (insb. bzgl. Durchsatz und Flächengrößen) Abscheidemethode für Perowskite zu entwickeln. Im Fokus stand dabei die APCVD (Atmosphärendruck-Gasphasenabscheidung) - Technologie von Schmid, die erstmals auf die Abscheidung von Perowskiten angewandt werden sollte. Hierzu wurde ein sequentieller Ansatz gewählt, wobei sich Schmid zunächst auf die Abscheidung der organischen Komponenten, später auf die Abscheidung der anorganischen Komponenten des Perowskiten fokussierte. Die Arbeiten an der UKN und dem ISFH sollten die Entwicklungen bei Schmid durch Kreuzprozessierung, umfangreiche Charakterisierung sowie den Vergleich mit disjunkten Referenzprozessen flankieren und unterstützen. Der zentrale Inhalt des ISFH-Teilvorhabens war die Entwicklung eines ähnlichen Prozesses auf Basis einer "Gasphasen-Transportabscheidung" (VTD) , von dem für Schmid Anhaltspunkte für die APCVD-Prozessparameter wie benötige Temperaturen, Dauern, Drücke, Transportgas-Arten und Flussmengen usw. abgeleitet werden sollten und der zur Kreuzprozessierung mit Schmid (und der UKN) verwendet wurde. Die Entwicklung des VTD-Prozesses fokussierte sich auf den 2. Schritt der sequentiellen Perowskit-Abscheidung (d.h. der Aufbringung der organischen Komponente), erfolgte aber in iterativer Wechselwirkung mit der Abscheidung der anorganischen Komponente im 1. Schritt. Die Bezeichnung "Labor-" Prozesse im Titel bezog sich darauf, dass die Anlagen-Entwicklungsplattform am ISFH ein Drei-Zonen-Quarzofen mit noch geringem Rohrdurchmesser war. Nichts desto trotz ist auch der in APERO am ISFH entwickelte VTD-Prozess durchaus auf größere Quarzöfen skalierbar und kann mit der Perspektive "Batchprozessierung" potentiell auch ausreichend hohe Durchsätze erzielen. Da aktuell die Ratenlimitierung der organischen Komponente bei der alternativen Beschichtungsart "thermisches Verdampfen" als große Herausforderung angesehen wird, ist der am ISFH entwickelte VTD-Prozess auf großes Interesse in der Community gestoßen.