III-V Kaskadensolarzellen für höchste optische Konzentration
Solarzellen aus III-V Halbleitern erreichen die höchsten Wirkungsgrade, die mit Photovoltaik bisher realisiert wurden. Diese Art von Solarzellen ist deshalb zur Analyse der aktuellen Wirkungsgradgrenzen aus wissenschaftlicher Sicht besonders interessant. Durch den Einsatz von III-V Mehrfachsolarzellen in Konzentratorsystemen wird diese hocheffiziente PV-Technologie zudem auch aus wirtschaftlicher Sicht für die terrestrische Stromerzeugung zunehmend relevant. Die Entwicklung der Solarzellenstrukturen erfolgte vor Beginn dieser Arbeit vor allem experimentell. Aufgrund der hohen bereits realisierten Wirkungsgrade und der Komplexität der Strukturen sind Methoden der numerischen Modellierung für die Weiterentwicklung jedoch sehr wichtig. In dieser Arbeit wurde die numerische Modellierung systematisch zur Optimierung von III-V Solarzellen eingesetzt. Dazu wurden verschiedene Simulationswerkzeuge in den Entwicklungsprozess integriert und durch ausführliche Vergleiche von Messung und Simulation validiert. Mit Hilfe dieser numerischen Modelle wurden vorhandene Solarzellenstrukturen analysiert und Optimierungspotenziale identifiziert. Der Praxisbezug dieser Entwicklungen zeigt sich insbesondere darin, dass durch den systematischen Einsatz der Simulation im Entwicklungsprozess Solarzellen mit Weltrekordwirkungsgraden realisiert werden konnten.