Anorganisch-organische Perowskit-Solarzellen haben in der letzten Dekade einen rapiden Anstieg der Effizienz erlebt, sodass sie mit Spitzeneffizienzen von 21% im Labor bereits heute mit der konventionellen Siliziumtechnologie konkurrenzfähig sind. Für eine erfolgreiche Kommerzialisierung sind vor allem zwei Herausforderungen zu meistern: Die Stabilität des Materials gegenüber Umwelteinflüssen und die Hochskalierung der Filme auf handelsübliche Modulgrößen bei gleichbleibender Effizienz/Schichtqualität. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll ein Beitrag zur Lösung des letzteren Problems erarbeitet werden. Hierzu wird der Beschichtungs- und Trocknungsprozess eines gerakelten Perowskit-Lösungsfilms unter dem Einfluss einer laminaren Strömung in einem Trocknungskanal optimiert.

Mit einem Versuchsaufbau wurde bereits eine homogene Perowskit-Schicht von 300nm mit einer Rauigkeit von etwa 20nm auf einem Siliziumsubstrat erzeugt. Hierbei wurde eine bestimmte Überströmungsgeschwindigkeit eingestellt. Nach der Trocknung wurde die Schicht für 10 Minuten bei 115°C „annealt“. Die Messungen der Schichtdickenabnahme ergaben eine Nassschichtdicke von 2 m. Das verwendete Stoffsystem ist die unverdünnte Perowskit-Lösung mit 46 %w von N,N-Dimethylformamid. Die Aufgabe von Herrn Mehlmann ist zunächst die Reproduktion der Versuche. Zur Charakterisierung der Beschichtung wird ein Dektak-Profilometer, ein Lichtmikroskop und ggf. ein Rasterelektronenmikroskop eingesetzt. Zusätzlich werden interferometrisch aufgenommene Trocknungsverlaufsdaten und Videos des Trocknungsvorganges ausgewertet. In einem zweiten Schritt wird der Prozesses auf -beschichte ITO Substrate übertragen, wie sie in Solarzellen verwendet werden. Hierbei werden dieselben Charakterisierungsmethoden angewendet und die Trocknung analog untersucht. Falls Beschichtungsprobleme auftreten, sollen Rakelparameter, Temperatur oder Strömungsgeschwindigkeit variiert werden, um eine neues Optimum zu finden. Optional werden auch Verdünnungen der Lösung mit höherer Nassschichtdicke untersucht, da dies der industriellen Produktion näherkommt und interferometrische Messungen mit höherem Informationsgehalt ermöglicht. Dabei ist insbesondere darauf zu achten, dass die resultierende Schichtmorphologie von hinreichender Qualität ist. Die Ergebnisse der Charakterisierung der hergestellten Perowskitschichten sind abschließend unter Berücksichtigung der Effizienzen der mit den Schichten hergestellten Solarzellen zu analysieren.