Jana Wulf wurde am 17.11.1990 in Rotenburg (Wümme) geboren.
Sie absolvierte ihr Bachelor- und Master-Studium der Nanostrukturtechnik an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg. Ihre Masterarbeit führte sie aufgrund ihres Interesses zu erneuerbaren Energien im Bereich der organischen Solarzellen durch. Während ihres Masterstudiums studierte sie für zwei Semester an der University of New Mexico in Albuquerque, USA im Fachbereich Physik und arbeitete als Forschungspraktikantin im Bereich MEMS/NEMS für drei Monate am Indian Institute of Science (IISc) in Bangalore, Indien. Darüber hinaus arbeitete sie während und nach Abschluss des Studiums als Praktikantin, Werksstudentin und Mitarbeiterin in der Abteilung Forschung und Entwicklung bei der der va-q-tec AG in Würzburg, einem mittelständischen Unternehmen, welches energieeffiziente und umweltfreundliche Vakuumisolationspaneele entwickelt. Seit 2018 forscht sie am Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg zum Thema Substrat-Ablöseverfahren für hocheffiziente III-V Solarzellen.
Das Ziel des Dissertationsvorhabens ist es, industrietaugliche und skalierbare Substrat-Ablöseverfahren für die Herstellung von hocheffizienten III-V auf Si Solarzellen zu entwickeln und zu optimieren. Die marktführenden Siliziumsolarzellen erreichen bereits Wirkungsgrade (Kaneka 2017: 26,7%) nahe ihres praktisch umsetzbaren Limits von etwa 27%. Höhere Wirkungsgrade können durch Mehrfachzellen erreicht werden.
Am Fraunhofer ISE wurde 2017 eine III-V auf Si Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 33,3% demonstriert. Zur Herstellung der III-V basierten Teilzellen werden die benötigten Halbleiter-schichten auf einem GaAs Substrat abgeschieden. Nach derzeitigem Verfahren werden die Zell-schichten im Anschluss mittels Waferbonden mit der Siliziumunterzelle elektrisch und optisch verbunden. Danach wird das GaAs Substrat in einem nasschemischen Ätzprozess vollständig entfernt. Für eine industrielle Umsetzung ist dies nicht sinnvoll, da dies weder wirtschaftlich noch nachhaltig ist.
Eine Wiederverwendung des kostbaren GaAs Substrats kann mit Hilfe des Substrat-Ablöseverfahrens realisiert werden. Durch selektives Ätzen eine AlAs Opferschicht mit Flusssäure können die aktiven III-V Zellschichten vom Substrat abgelöst werden. Das Substrat wird dadurch nicht beeinträchtigt und kann für das Wachstum einer weiteren III-V Zelle wiederverwendet werden. Solche Konzepte werden zurzeit auch von spezialisierten Firmen industriell für die Herstellung von III-V Dünnschichtsolarzellen verfolgt. Diese Prozesse dauern jedoch sehr lange und sind durch die Verwendung von Metallfolien nicht mit dem III-V auf Si Konzept kompatibel.
Dementsprechend soll ein geeignetes Ablöseverfahren so entwickelt werden, dass es für die Realisierung von III-V/Si Solarzellen eingesetzt und in eine industrielle Solarzellenfertigung implementiert werden kann. Im ersten Teil der Dissertation wird das Ätzverhalten der AlAs Opferschicht während des Ablöseprozesses detailliert untersucht. Mit Hilfe von experimentellen Untersuchungen sowie dynamischer Mikrofluidik-Modellierung wird ein präzises Verständnis des Ätzvorgangs und der zugrunde liegenden Mechanismen entwickelt. Auf Basis dieser Erkenntnisse werden für die eigentliche Realisierung des Ablöseprozesses drei verschiedene innovative Ansätze verfolgt. In einer ersten Phase werden Diese experimentell umgesetzt, analysiert und ihr Potenzial bewertet. Nach diesem Evaluierungsschritt wird der vielversprechendste Ansatz weiter optimiert und schließlich zur Realisierung von III-V auf Si Solarzellen angewendet, sowie die Wiederverwendung des Substrats demonstriert.