Das Forschungsprojekt zielt darauf, neue Verfahren und Techniken für die hochauflösende Material- und Dünnschichtcharakterisierung mit Fokus auf die Grenzflächen zu entwickeln. Damit sollen Hersteller ihr geistiges Eigentum an Innovationen etwa aus den Bereichen PERC-, Heterojunction-, Topcon-, Rückkontakt- oder Perowskit-Tandem-Zellen absichern können.
Welche Photovoltaik-Hersteller künftig die Nase vorn haben, hängt unter anderem von ihrer jeweiligen Innovationskraft ab. Das gilt umso mehr für deutsche und europäischer Unternehmen. Ihre Vorteile können innovative Hersteller aber nur dann ausspielen, wenn sie den Schutz ihres geistigen Eigentums durchsetzen können. Denn Erfindungen im Bereich der Solarzellen lassen sich kopieren, Schutzrechtsverletzungen sind nur schwer erkennbar. 
Hier setzt das Forschungsprojekt „IP-Schutz“ an, das das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP in Halle (Saale) mit Partnern gestartet hat: Die Wissenschaftler wollen präparative und analytische Verfahren entwickeln, mit denen sich rechtssichere Nachweise von Patentverletzungen erbringen lassen. Denn Hersteller berücksichtigten zunehmend die juristisch-technologische Absicherung von „Intellectual Property“ (IP) für bestehende und zukünftige Solarzelltechnologien aus den Bereichen PERC-, Heterojunction-, Topcon-, Rückkontakt- oder Perowskit-Tandem-Zellen.
„Praxisrelevante und juristisch belastbare materialanalytische Methoden zur Bewertung von Schutzrechtsverletzungen sind für die Photovoltaik-Industrie von großem Interesse“, sagt Marko Turek, kommissarischer Gruppenleiter Diagnostik und Metrologie Solarzellen am Fraunhofer CSP. „Sie sind Voraussetzung für die industrielle Verwertung von Forschungsergebnissen und betreffen schon heute erhältliche Solarmodule auf internationalen Märkten ebenso wie die Absicherung zukünftiger Patente in der Vorausentwicklung.“
Untersuchung von organischen und anorganischen Schichten und Grenzflächen
Das Projekt „IP-Schutz – Hochauflösende Material- und Dünnschicht-Analytik für ‚next generation‘-Solarzelltechnologien zum Schutz des geistigen Eigentums für deutsche und europäische Marktteilnehmer“ hat das Ziel, neue präparative Verfahren und analytische Techniken für die hochauflösende Material- und Dünnschichtcharakterisierung mit Fokus auf den Grenzflächen zu entwickeln.
Dabei stehen Verfahren zur großflächigen Präparation und hochauflösenden Charakterisierung von verkapselten Schichten, zur Lokalisierung von mikroskopischen Strompfaden und zur Bewertung von lokalen Passivierungseigenschaften im Mittelpunkt. Diese Methoden sollen mit vereinfachten und schnellen Messverfahren korreliert und in die Routine-taugliche Anwendung gebracht werden. Das Vorhaben wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert und läuft noch bis März 2027.
„Für die Entwicklung von neuartigen Präparationsverfahren, mit denen der schädigungsarme, analytische Zugang zu vergrabenen Grenzflächen in Solarzellen geschaffen werden soll, setzen wir großflächig anwendbare Ätz- und Polierverfahren wie etwa Schrägschliffe auf der Grundlage von Plasma-Polieren und Ultrakurzpulslaser-Ablationstechniken ein“, sagt Stefan Lange, Projektleiter von IP-Schutz und kommissarischer Teamleiter Solarzelldiagnostik am Fraunhofer CSP.
Durch kombinierte Tiefenprofilierungs-Messverfahren (TEM, ToF-SIMS, XPS) könne mit höchster Sensitivität die Untersuchung von organischen und anorganischen Schichten und Grenzflächen mit der erforderlichen Nachweisgrenze und Tiefenauflösung bis in den atomaren Bereich erfolgen. Für den Nachweis von prozess- und materialbedingten mikroskopischen Strompfaden sowie ihrer räumlichen Verteilung, Größenklasse und spezifischen funktionalen Merkmalen nutzt das Team Rastersondentechniken, elektronenstrahlbasierte Verfahren und Nano-Probing.
„Wir können Unternehmen, die ihre innovativen Produkte schützen möchten, durch unsere Untersuchung bestmöglich unterstützen, so dass eine eindeutige und juristisch stichhaltige Bewertung von Material- und Grenzflächeneigenschaften zusammen mit Ursache-Wirkungs-Prinzipien in zukünftigen Solarzellen-Multilagensystemen möglich sein wird“, erklärt Lange.
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