Details

Autor(en) / Beteiligte

• Kleine, André
• Hilleringmann, Ulrich[Akademischer Betreuer]
• Krauter, Stefan[Akademischer Betreuer]

Titel

Frontelektroden für großflächige Farbstoffsolarzellen

Ort / Verlag

Paderborn

Erscheinungsjahr

2017

Verknüpfte Titel

Beschreibungen/Notizen

• Tag der Verteidigung: 11.01.2017
• ger: Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, durch neuartige Frontelektroden eine großflächige Anwendung von Farbstoffsolarzellen zu ermöglichen. Bislang führen die hohen Schichtwiderstände von den in der Regel verwendeten TCO-beschichteten Substraten zu einem deutlichen Anstieg des Serienwiderstan-des bei steigender Zellengröße.Im ersten Ansatz wurde der Schichtwiderstand einer ITO-beschichteten Folie durch die zusätzliche Applikation von metallischen H-förmigen Busstrukturen reduziert. Im Gegensatz zu den von Siliziumsolarzellen bekannten Silberstrukturen, welche mittels eines Siebdruckverfahrens erzeugt werden können, wurden die hier analysierten Strukturen mit Hilfe einer optischen Lithographie und der Verwendung von Opferschichten hergestellt. Hierdurch konnten die Strukturweiten kleiner dimensioniert und Fingerstrukturen mit einer Weite von 20 m realisiert werden. Darüber hinaus mussten die für die Herstellung von Standardfarbstoffsolarzellen verwendeten Prozesse auf die neuen Anforderungen angepasst werden. Die Auswirkungen der einzelnen Prozessvariationen wurden anhand von Standardzellen belegt. Die Analysen der unterschiedlichen Busstrukturen zeigten, dass eine Reduzierung des Fingerabstandes zu einer Verschlechterung der Zelleigenschaften führt. Durch den hohen spezifischen Widerstand des verwendeten Titans dominieren in diesem Fall die zusätzlichen Abschattungsverluste. Eine Vergrößerung der Fingerweite bei vergleichbaren Abschattungsverhält-nissen zeigte hingegen eine verbesserte Leistung. Diese konnte durch die Verwendung einer Struktur mit 49 Fingern im Vergleich zur Standardzelle um 17,5 % gesteigert werden. Eine Vergrößerung der Busbreite führte trotz unvorteilhafter Fingerbreite sogar zu einer Steigerung um 27,5 %.Im zweiten Ansatz wurde vollständig auf eine TCO-Schicht verzichtet und ein ...
• eng: The objective of this work was to enable large-scale dye sensitized solar cells fabrication by the development of an innovative front electrode design. So far, the usually used TCO-coated substrates exhibit a high sheet resistance leading to a raise of the series resistance for increasing cell size.During the first set-out the sheet resistance of an ITO-covered foil was reduced by the integration of additional metallic H-shaped bus structures. In contrast to the well known silver structures of silicon solar cells beeing manufactured by a screen-printing process, the analyzed structures were fabricated using an optical lithography and sacrificial layers. Thus it was possible to scale down the structure width of the fingers to 20 m. Furthermore the process steps for standard DSSC fabrication had to be adjusted to the new requirements. The influence of the different process variations were validated using standard DSSCs. The results of the analysed bus structures indicate that a reduced finger distance lead to decreased cell properties due to the high specific resistance and additional shading effects of the titanium structure. On the contrary, with comparable shading values the power was raised by increasing the finger width. By using a bus structure with 49 fingers the output power was increased by 17,5 %. A further improvement of the output power up to 27,5 % could be achieved by using an enlarged bus width, although a non-ideal finger width was used.During the second set-out no TCO-layer but finely reticulated metal grids were used. The chosen designs enabled the analysis of the recombination in the DSSC depending on the grid opening. Furthermore the effects of an increased shading and therefore the relation between shading and recombination losses were researched. It was demonstrated that if metal grids are used no TCO-layer is required. Due to its high specific ...