Ordnung und Unordnung am Beispiel Lichtmanagement in Solarzellen

Abstract

Das Lichtmanagement in Solarzellen strebt die maximale Absorption solarer Photonen an. Dies erfordert eine minimale Rückreflexion der Solarzelle und eine effekive Lichtwegverlängerung im Absorbermaterial. In meiner Habilitationsschrift präsentiere ich Innovative Ansätze im Lichtmanagement, die auf auf nanophotonischen Texturen basieren. Da Lichtstreuung stark von räumlichen Korrelationen abhängt, liegt ein Hauptaugenmerk in räumlichen Struktureigenschaften dieser Texturen. Neben herkömmlichen Strukturtypen, sowohl zufällig als auch periodisch, führe ich das Konzept der hyperuniformen Unordnung ein. Diese neuartige Kategorie weist eine einzigartige Kombination von Streueigenschaften auf, die für das Photonmanagement in Solarzellen und darüber hinaus von hohem Interesse sind.

Light management in solar cells aims for the maximum absorption of solar photons. This requires minimal solar cell back reflection and an effective extension of the light path within the absorber material. In my habilitation thesis, I present innovative light management approaches based on nanophotonic textures. Since light scattering is highly dependent on spatial correlations, a primary focus lies in the spatial structural properties of these textures. In addition to conventional structure types, both random and periodic, I introduce the concept of hyperuniform disorder. This novel category exhibits a unique combination of scattering properties that are of great interest for photon management in solar cells and beyond.