Novellop Technologies führt zwei Forschungs- und Entwicklungsprojekte durch, die im Rahmen des EFRE/JTF-Programms NRW 2021-2027 gefördert werden. Die Projekte adressieren die Anwendungsfelder terrestrische Photovoltaik sowie Raumfahrt und verfolgen jeweils spezifische technologische Ansätze.
Entwicklung mehrschichtiger Halbleiterstrukturen für hocheffiziente kristalline Solarzellen
Förderrichtlinie: EFRE.NRW – GrüneGründungen.NRW
Zuwendungsgeber: Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie NRW / EU (EFRE)
Projektverantwortung: Novellop Technologies GmbH
Projektlaufzeit: 01.02.2025 – 31.01.2028 (36 Monate)
Kristalline Siliziumsolarzellen erreichen heute Wirkungsgrade von etwa 20-25% und nähern sich damit der theoretischen Grenze für Einfachzellen. Das Projekt InnoZell entwickelt Quantentopf-Strukturen aus Silizium, Germanium und Kohlenstoff (SiGe:C), die in Silizium-Solarzellen integriert werden und deren spektrale Empfindlichkeit erweitern.
Diese mehrschichtigen Halbleiterstrukturen ermöglichen die Absorption von ultraviolettem Licht, das von herkömmlichen Siliziumzellen nicht genutzt wird. Das Entwicklungsziel liegt bei Wirkungsgraden über 30%.Parallel zur Effizienzsteigerung wird eine Vereinfachung der Prozessführung angestrebt. Durch Reduktion nasschemischer Verfahrensschritte können Herstellungskosten deutlich gesenkt werden, was die Technologie wirtschaftlich attraktiver macht.
Die Kernherausforderung liegt in der kontrollierten PECVD Abscheidung von SiGe- und SiC-Schichten auf Silizium-Wafern.
Germanium hat eine größere Gitterkonstante als Silizium, weshalb die Schichtdicken und Temperaturen präzise gesteuert werden müssen, um kristalline Qualität zu gewährleisten.
Die Entwicklung erfolgt in mehreren Iterationsschleifen: Nach systematischer Variation von Schichtdicken und Materialzusammensetzungen werden Prototypen hergestellt und charakterisiert. Basierend auf den Messergebnissen werden die Strukturen optimiert, bis die Zieleffizienz erreicht wird.
Die Fertigung der Prototypen erfolgt bei externen Partnern mit spezialisierter Anlagentechnik. Novellop koordiniert die Prozessentwicklung und führt die messtechnische Charakterisierung durch.
PECVD cluster equipment at TU Delft PV Technology Center (within the premises of Else Kooi Laboratory)
Strukturdiagramm einer SiGe Solarzelle
Die Kernherausforderung liegt in der kontrollierten PECVD Abscheidung von SiGe- und SiC-Schichten auf Silizium-Wafern. Diese mehrschichtigen Halbleiterstrukturen ermöglichen die Absorption von ultraviolettem Licht, das von herkömmlichen Siliziumzellen nicht genutzt wird.
Anwendungspotential
Die Technologie zielt auf terrestrische Großanwendungen wie Solarparks und gebäudeintegrierte Systeme, wo hohe Flächenerträge wirtschaftlich relevant sind. Ein weiteres Anwendungsfeld sind Raumfahrtsysteme, insbesondere CubeSats, wo hohe Effizienz bei begrenzter Fläche kritisch ist.
Die Kompatibilität mit etablierter Silizium-Technologie erleichtert eine spätere Industrialisierung. Nach erfolgreichem Projektabschluss wird der Aufbau von Fertigungskapazitäten in Zusammenarbeit mit Industriepartnern angestrebt.
Das Projekt InnoZell wird im Rahmen des EFRE/JTF-Programms NRW 2021–2027 gefördert durch das Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen und die Europäische Union (Europäischer Fonds für regionale Entwicklung) im Bereich GrüneGründungen.NRW.
Entwicklung ultraleichter, faltbarer Solarmodule für den Einsatz im erdnahen Orbit
Förderrichtlinie: EFRE.NRW – GreenEconomy.IN.NRW
Zuwendungsgeber: Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie NRW / EU (EFRE)
Projektkoordination: Bergische Universität Wuppertal (Dr. Kai Oliver Brinkmann, Prof. Dr. Thomas Riedl)
Projektlaufzeit: 01.10.2025 – 30.09.2028 (36 Monate)
Verbundpartner:
Die kommerzielle Raumfahrt expandiert rasant, insbesondere im Bereich der Kleinsatelliten-Konstellationen. Diese benötigen kostengünstige und extrem leichte Energiesysteme. Konventionelle Solarzellen aus Galliumarsenid sind zwar effizient, aber schwer und teuer.
Perowskit-Solarzellen bieten ein außergewöhnliches Leistungsgewichtsverhältnis von bis zu 20 W/g und damit eine etwa hundertfach höhere spezifische Leistung als herkömmliche Weltraum-Solarzellen. Bei typischen Transportkosten ins All führt dies zu einer erheblichen Reduktion der Kosten pro installiertem Kilowatt.
Das Verbundprojekt PeroSat entwickelt Perowskit-Module auf flexiblen Formgedächtnis-Substraten, die für den Raketenstart kompakt gefaltet und im Orbit selbsttätig entfaltet werden können. Die zentrale Herausforderung liegt in der Stabilisierung gegen extreme Weltraumbedingungen: Vakuum, UV-Strahlung, Temperaturzyklen und atomaren Sauerstoff.
Das Projekt kombiniert mehrere Innovationen: Die Bergische Universität Wuppertal entwickelt UV-resistente und thermisch stabile Perowskit-Solarzellen. NTTF Coatings entwickelt mehrschichtige Permeationsbarrieren, die Ausgasung im Vakuum verhindern. Kunststoffverarbeitung Hoffmann stellt flexible PEEK-Substrate mit integrierten Formgedächtnislegierungen her.
Novellop übernimmt die Systemintegration: Wir führen die von den Partnern entwickelten Komponenten zu funktionsfähigen Modulen zusammen. Dies umfasst die mechanische Gesamtstruktur, die elektrische Verschaltung auf flexiblen Substraten, die Integration von Entfaltungsmechanismen und die Anbindung an standardisierte CubeSat-Strukturen.
Die Entwicklung erfolgt in zwei Stufen: Zunächst werden starre Prototypen auf ultradünnen PEEK-Platten aufgebaut und charakterisiert. In der zweiten Phase werden vollständig faltbare Module auf Formgedächtnis-Substraten realisiert und ihre Funktionsfähigkeit unter simulierten Weltraumbedingungen nachgewiesen.
Die Universität Potsdam validiert alle Komponenten unter realistischen Orbit-Bedingungen in Vakuumkammern mit UV-Bestrahlung und thermischen Zyklen.
Perowskit-Solarmodule mit höchstem spezifischen Leistungsgewicht
Perowskitsolarzelle mit inneren und äußeren Parylene-Barrieren für aufroll- und faltbare Module
Anwendungspotential
Die Technologie zielt auf terrestrische Großanwendungen wie Solarparks und gebäudeintegrierte Systeme, wo hohe Flächenerträge wirtschaftlich relevant sind. Ein weiteres Anwendungsfeld sind Raumfahrtsysteme, insbesondere CubeSats, wo hohe Effizienz bei begrenzter Fläche kritisch ist.
Die Kompatibilität mit etablierter Silizium-Technologie erleichtert eine spätere Industrialisierung. Nach erfolgreichem Projektabschluss wird der Aufbau von Fertigungskapazitäten in Zusammenarbeit mit Industriepartnern angestrebt.
Das Verbundprojekt PeroSat wird im Rahmen des EFRE/JTF-Programms NRW 2021–2027 gefördert durch das Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen und die Europäische Union (Europäischer Fonds für regionale Entwicklung) im Bereich GreenEconomy.IN.NRW.