Wettbewerbe

Preisträger:innen Kategorie „Promotionen“

• 1. Platz: Dr. Peter Tillmann – Freie Universität Berlin, 2022

  “Optimizing bifacial tandem solar cells for realisitc operation conditions”

  Kurzbeschreibung: Die Doktorarbeit konzentriert sich auf die Modellierung und Optimierung bifazialer und Tandemsolarzellen. Beide Technologien lassen sich kombinieren, um einen möglichst großen Energieertrag zu erreichen. Durch die komplexen Umwelteinflüsse stellt dies jedoch eine Herausforderung beim Finden geeigneter Designkriterien dar. Durch Bereitstellung von geeigneten Simulationswerkzeugen für diese innovativen Solarzell-Technologien kann jedoch die Flächennutzung optimiert und der Energieertrag maximiert werden.

  Kontaktdaten: Peter.tillmann@solarlab-aiko.com

• 2. Platz: Dr. Dorothee Menzel – Technische Universität Berlin, 2021

  “Charge Carrier Selective Contacts for Silicon Heterojunction and Metal Halide Perovskite Solar Cells: Probing Energy Level Alignment and Defect States at the Electronic Interface with Photoelectron Spectroscopies“

  Kurzbeschreibung: Tandem-Solarzellen, bestehend aus übereinanderliegenden Zellen mit verschiedenen Bandlücken, bieten die Möglichkeit, Verluste zu minimieren und erreichen Wirkungsgrade weit über 34%. In der vorliegenden Arbeit liegt der Schwerpunkt auf dem Verstehen kritisch limitierender Grenzflächen in Silizium/Metalhalogenid-Perowskit-Tandemsolarzellen. Hierzu wird eine spezielle Form der Photoelektronenspektroskopie mit nah-UV Anregung verwendet. Diese Methode ermöglicht die präzise Analyse verborgener Grenzflächen und besonders niedriger Zustandsdichten. Hierdurch wird die gezielte Verbesserung der Ladungsträgerextraktion und die Reduzierung von Rekombinationsverlusten ermöglicht, welche sich direkt auf die Steigerung der Leerlaufspannung und des Füllfaktors dieser Solarzellen auswirken – beides sind entscheidende Leistungskennzahlen, die die Effizienz von Solarzellen bestimmen.

  Kontaktdaten: dorothee.menzel@helmholtz-berlin.de

  Mehr erfahren:

  • https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c10171
  • https://depositonce.tu-berlin.de/items/a31e2777-2b98-4d6a-ade9-cebd4d7724c6
  • https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202201109
  • https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/pssa.202000165
• 3. Platz: Dr.-Ing. Marlene Sophie Härtel – Technische Universität Berlin, 2022

  “Transparent conductive oxides for perovskite/silicon tandem solar cells by sputter deposition – model-based characterization of sputter damage, material development, and device implementation”

  Kurzbeschreibung: Die Dissertation beschäftigt sich mit der Optimierung des Frontkontakts von monolithisch verschalteten Perowskit/Silizium-Tandemsolarzellen. Diese hocheffizienten Solarzellen kombinieren Perowskit- und Silizium-Absorber, wobei das Perowskit eine größere Bandlückenenergie als Silizium besitzt, was die Umwandlung von Sonnenlicht mit höherer Photonenenergie in Strom effizienter gestaltet.

  In dieser Arbeit wurden durch gezielte Modifikation des in der Siliziumsolarzellen- und Halbleiterindustrie etablierten Beschichtungsprozesses (die Kathodenzerstäubung) für transparent-leitfähige Metalloxide (transparent conductive oxides, TCO) als Frontelektroden verschiedene Strategien zur Reduzierung von Sputterschäden untersucht. Die erfolgreiche Modifikation und Integration des Kathodenzerstäubungsprozesses führte zu einer Wirkungsgradsteigerung der Perowskit/Silizium-Tandemsolarzellen von 27,4 % auf 28,4 %. Diese Ergebnisse bildeten Grundlagen für diverse Veröffentlichungen ^1–3.

  Kontaktdaten: marlene.haertel@helmholtz-berlin.de

  Mehr erfahren:

  • https://depositonce.tu-berlin.de/items/4a4713fc-a6ee-447e-a846-6bea2cab893b
  • Härtel, M. et al. Reducing sputter damage-induced recombination losses during deposition of the transparent front-electrode for monolithic perovskite / silicon tandem solar cells. 252, 1–7 (2023). https://doi.org/10.1016/j.solmat.2023.112180 .
  • Mariotti, S. et al. Interface engineering for high-performance, triple-halide perovskite – silicon tandem solar cells. 69, 63–69 (2023). https://doi.org/10.1126/science.adf5872 .
  • Li, B. et al. Atomic-Layer-Deposition-Free Monolithic Perovskite/Silicon Tandem Solar Cell Reaching 29.91% Power Conversion on Industrial PERX/TOPCon-like Silicon Bottom Cells. ACS Energy Lett. 9, 4550–4556 (2024). https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c01502 .

Preisträger:innen Kategorie „Abschlussarbeiten (BA/MA)“

• 1. Platz: Lea Zimmermann – Technische Universität Berlin, 2024

  “Optical and electrical optimization of the electron-selective top contact for perovskite single junction and perovskite/silicon tandem solar cells”

  Kurzbeschreibung: In der Masterarbeit mit dem Titel „Optical and electrical optimization of the electron-selective top contact for perovskite single junction and perovskite/silicon tandem solar cells“ wurde untersucht, wie der Wirkungsgrad von Perowskit/Silizium-Tandemsolarzellen durch die elektrische und optische Optimierung des elektronenselektiven Topkontakts gesteigert werden kann. Die Optimierung erfolgte durch die systematische experimentelle Untersuchung von tandemrelevanten Perowskit-Einzelsolarzellen, ergänzt durch detaillierte Analysen von Solarzellteilstapeln und optische Simulationen. Der optimierte elektronenselektive Kontakt wurde schließlich erfolgreich in Tandemsolarzellen integriert und führte in Kombination mit weiteren Verbesserungsansätzen zu einem zertifizierten Wirkungsgrad von 32,5 % – dem damaligen Effizienzweltrekord für monolithische Perowskit/Silizium-Tandemsolarzellen.

  Kontaktdaten: lea.zimmermann@helmholtz-berlin.de

• 2. Platz: B.Sc. Moritz Alexander Stoll – Technische Universität, 2024

  “Entwicklung und Aufbau eines dreiphasigen Open-Source-Hardware-Wechselrichters für Netzanwendungen”

  Kurzbeschreibung: Die Arbeit behandelt die Entwicklung von Schaltungen, die Wahl von Bauteilen, sowie das Layouten eines Platinendesigns zum Aufbau eines dreiphasigen Wechselrichters für Netzanwendungen. Weiterhin wird auf die Inbetriebnahme mit folgender Testung eingegangen. Der Inverter liefert bei einem Input von 700 V eine Wechselspannung von 230 V bei einer Frequenz von 50 Hz. Dieser erreicht mit einem Strom von fast 7 A eine Effizienz von 97,5%. Dies entspricht einer Leistung von ungefähr 5 kW. Da die Bachelorarbeit ein Teil des Open Battery Projektes der TU Berlin ist, unterliegt das gesamte Design dem Open Source Hardware Gedanken. Das bedeutet, dass möglichst alle Bauteile durch andere Bauteile verschiedener Hersteller, im selben Gehäuse, ersetzt werden können. Der Vorteil ist, dass zum Beispiel nach dem Ende des Produktlebenszyklus, weiterhin der Aufbau umsetzbar ist. Zusätzlich soll es zur Nachahmung oder Weiterentwicklung anregen, da alle Designs der Allgemeinheit frei zur Verfügung gestellt werden.

  Kontaktdaten: m.stoll@campus.tu-berlin.de

• 2. Platz: Nicolas Otto, MA – HTW Berlin, 2023

  „Laserstrukturierung zur monolithischen Serienverschaltung von Perowskit-CIGSe-Tandemsolarzellen“

  Kurzbeschreibung: Perowskit-CIGSe-Tandemsolarzellen bieten durch ihre Flexibilität und hohe Effizienz vielversprechende Ansätze für die urbane Solarstromerzeugung. Im Fokus der Arbeit steht die Optimierung von Laserprozessen zur monolithischen Serienverschaltung dieser Zellen, um ihre Effizienz zu steigern und die Produktionskosten zu senken. Diese Technologie ermöglicht die Integration flexibler Dünnschichtzellen auf begrenzten städtischen Flächen wie Fassaden und Dächern, was ein großes Potenzial bietet, die Solarenergie in Städten effektiver zu nutzen und einen entscheidenden Beitrag zur Erreichung der Klimaziele zu leisten.

  Kontaktdaten: nicolas.otto@htw-berlin.de

• Anerkennungspreis der Jury

  Sandra Beindressler, B.A. Architektur, M.Sc. Planung nachhaltiger Gebäude
  Lukas Borchelt, B.Eng. Bauingenieurswesen, M.Sc. Planung nachhaltiger Gebäude
  BHT Berliner Hochschule für Technik, 2024

  „Neue Perspektiven: Nachhaltige Quartiersentwicklung in Wedding“
  Kurzbeschreibung: Die Masterarbeit umfasst den interdisziplinären Entwurf eines Quartiers in Wedding unter den Aspekten der Nachhaltigkeit. Konkret handelt es sich um ein Konzept für die Sanierung einer bestehenden Kita und deren Erweiterung sowie eines benachbarten Neubaus. Dabei bietet der Entwurf unterschiedliche Treffpunkte für alle Altersgruppen an und schafft durch gemeinsame Orte mehr Berührungspunkte innerhalb des Quartiers. Ergänzt wird der Gemeinschaftsgedanke durch das innovative Wohnkonzept des Cluster-Wohnens in den Obergeschossen des in Modulbauweise entworfenen Neubaus. Zusätzlicher Schwerpunkt der Arbeit lag auf der Entwicklung eines zukunftsfähigen und monoenergetischen Energiekonzeptes – ein Fokus wurde hierbei auf die Verwendung von BIPV (Indach-Photovoltaik-Module sowie Solar-Glas-Elemente) gesetzt.

  Kontaktdaten: sandra.beindressler@web.de und lu-b@hotmail.de