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Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ist das größte Solarforschungsinstitut Europas. Mit unseren derzeit rund 1.100 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern betreiben wir anwendungsorientierte Forschung für die technische Nutzung der Solarenergie und entwickeln Materialien, Systeme und Verfahren für eine nachhaltige Energieversorgung.


Für unsere Abteilung „III-V Photovoltaics and Concentrator Technology“ suchen wir zum  Oktober 2017 eine/n Student/in für eine

Bachelor-/Master-/Diplomarbeit zum Thema "Front Grid Optimization for High Power Photovoltaic Laser Power Converters"

Kennziffer: ISE-2017-240
Was Sie erwartet
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ist das größte Solarforschungsinstitut Europas. Mit unseren derzeit rund 1100 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern betreiben wir anwendungsorientierte Forschung für die technische Nutzung der Solarenergie und entwickeln Materialien, Systeme und Verfahren für eine nachhaltige Energieversorgung.Das Fraunhofer ISE hält mit Photovoltaikzellen auf Basis von III-V Halbleitern wie z.B. GaAs den Weltrekord für die Wandlung von solarer Strahlung in elektrische Leistung von 46% unter konzentriertem Sonnenlicht. Unter Laserbestrahlung sind sogar noch höhere photovoltaische Wirkungsgrade realisierbar über 60%. Dies wird in sogenannten Power-by-Light Systemen zur optischen Leistungsübertragung genutzt. Dazu wird Energie in Form von Laserlicht vom Sender zum Empfänger übertragen und am Empfänger mit Hilfe von photovoltaischen Laserleistungszellen zurück in elektrische Energie gewandelt. Optische Leistungsübertragung wird in vielfältigen Bereichen eingesetzt, in der eine galvanische Trennung, elektromagnetische Verträglichkeit, Blitz- und Explosionsschutz, oder eine drahtlose Verbindung vorteilhaft und/oder erforderlich ist. Beispiele sind Sensorik in Hochspannungsumgebung (Kraftwerkstechnik, Hochspannungs¬leitungen), Zustandsüberwachung von blitzgefährdeten Windenergieanlagen, Füllstandsensorik in Flugzeugtanks, oder drahtlose Energieversorgung für mobile Elektronikgeräte. Thema dieser Abschlussarbeit ist die Vorderseitenmetallisierung von 10×10 mm² großen Laserleistungszellen. Anhand von vorhandenen und im Rahmen der Arbeit herzustellenden PV Zellen und Teststrukturen sollen die relevanten Verlustmechanismen untersucht und quantifiziert werden (Serienwiderstandsbeiträge im Strompfad, insb. Querleitung im Halbleiter zu den Kontaktfingern und Querleitung in den Kontaktfingern zu den außen liegenden Kontaktpunkten; optische Verluste: Abschattung der aktiven Fläche, Reflektion der einfallenden Strahlung an den Metallfingern auf die Zellfläche bzw. zurück in den Raum). Dazu soll auf Basis eines existierenden Software-Tools ein 2-dimensionales 2-Dioden-Modell der Photovoltaikzellen mit Hilfe von experimentellen Messdaten parametriert werden. Standardmäßig werden für diese PV Zellen bislang schmale aufgedampfte Silberkontaktfinger mit typischen Stärken im Bereich von nur 2-4 µm eingesetzt. Für den verlustarmen Stromfluss zu den außen liegenden Kontaktpunkten sind verstärkte Finger mit einer vergrößerten Querschnittsfläche von Interesse. Im Rahmen der Arbeit sollen auch alternative Metallisierungsprozesse untersucht werden: Neben einer reinen Verstärkung der Finger durch verlängertes Aufdampfen, sollen auch eine galvanische Verstärkung der Finger sowie mit Silberpasten gedruckte Finger untersucht werden. Dabei kann auf bestehende Expertise und Anlagen für Metallisierungsprozesse für Hocheffizienz-Silicium Solarzellen zurückgegriffen werden.

Ihre Aufgaben sind:
  • Herstellung von Teststrukturen und PV Laserleistungszellen
  • Untersuchung von Teststrukturen für Kontaktfinger sowie Bestimmung der Geometrie und Leitfähigkeit
  • Charakterisierung von PV Laserleistungszellen (elektrische Charakterisierung: Strom-Spannungs-Kennlinien unter variabler Bestrahlungsstärke)
  • Parametrierung eines 2-dimensionalen elektrischen 2-Dioden-Modells der Photovoltaikzelle auf Basis der Finite-Elemente-Methode mit einem existierenden PV-Simulations-Tool
  • Evaluierung der unterschiedlichen Stellgrößen
  • Quantifizierung unterschiedlicher Verlustmechanismen
  • Bewertung verschiedener Metallisierungsprozesse

Was Sie mitbringen
  • Studium der Physik, Elektrotechnik, Mikrosystemtechnik oder vergleichbar
  • Vorteilhafte Vorkenntnisse: Kenntnisse der Funktionsweise von Photovoltaik-Zellen, Halbleiterphysik, Erfahrung in der Prozessierung von Halbleitern, Erfahrung in der computergestützen Modellierung, opto-elektrische Charakterisierung von Halbleiterbauteilen
  • Teamfähigkeit, eigenverantwortliche und strukturierte Arbeitsweise
  • Gute MS-Office-Kenntnisse
  • Kenntnisse in Origin und SPICE von Vorteil
  • Gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift

Fragen zu dieser Position beantwortet gerne:
Dr. Henning Helmers, Tel.: +49 (0)761 45 88-50 94
Bitte richten Sie Ihre Bewerbung unter Angabe der Kennziffer an:
henning.helmers@ise.fraunhofer.de
(Anschreiben, CV und Zeugnisse in einempdf-Dokument mit max. 10 MB)
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme
Freiburg

http://www.ise.fraunhofer.de


Erschienen auf academics.de am 16.08.2017
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