Doktorand*in „Epitaxie für III-V Mehrfachsolarzellen"

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Fraunhofer ISE Freiburg sucht ab 01.05.2026 eine/n Doktorand/in im Bereich Entwicklung kosteneffizienter Epitaxieprozesse für höchsteffiziente III-V Mehrfachsolarzellen, mit dem Ziel einer Struktur, die Höchstwirkungsgrad und wirtschaftliche Herstellung vereint, realisiert durch Hochraten-MOVPE, umfassende Kristall- und Grenzflächenanalyse sowie Sentaurus-Device-Modellierung, Herstellung und Charakterisierung der Zellen. Voraussetzungen sind ein Master in Physik oder Kristallographie, Kenntnisse in Halbleiter- und Solarzellenphysik, eigenständiges Arbeiten, Innovationsfreude, Bereitschaft zur Promotionsförderung, sichere Deutsch- und Englischkenntnisse, sicherer Umgang mit MS Office. Wir bieten ein internationales Top-Team, modernste Laborinfrastruktur, Zugang zu Netzwerken, regelmäßige Kolloquien, Konferenzaustausch, flexible Arbeitszeiten und familienfreundliche Angebote. Bewerbungen bis 06.04.2026 (Kennziffer 83350). Fragen an Christine Elsner; wir freuen uns auf Ihre Bewerbung.

Als eines der weltweit größten Solarforschungsinstitute leistet das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE einen wesentlichen Beitrag für eine nachhaltige, wirtschaftliche, sichere und sozial gerechte Energieversorgung weltweit. Unser Ziel ist es, die Energiewende mit konkret umsetzbaren technologischen Lösungen voranzutreiben – durch exzellente Forschungsergebnisse, erfolgreiche Industriekooperationen und Firmenausgründungen. Hierfür forschen wir mit unseren rund 1.300 Mitarbeitenden in den vier Schwerpunkten Energiebereitstellung, Energieverteilung, Energiespeicherung und Energienutzung. Die hochmoderne FuE-Infrastruktur des Fraunhofer ISE mit 22 300 m² Laborfläche ermöglicht Spitzenforschung auf internationalem Niveau.

In der Abteilung "III-V-Photovoltaik und Konzentratortechnologie" entwickeln wir Mehrfachsolarzellen aus III-V Verbindungshalbleitern wie Galliumarsenid oder Galliumindiumphosphid. Hierdurch erreichen wir höchste Wirkungsgrade für die Umwandlung des Sonnenlichts in elektrischen Strom von 47,6% und halten den Rekord für die effizienteste Solarzelle der Welt. Die Technologie findet heute Anwendung auf Satelliten, aber wir wollen sie für eine nachhaltige, effiziente und kostenoptimierte Stromerzeugung auf der Erde weiterentwickeln. Hierfür ist besonders der Aspekt der Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung im Vordergrund. So sollen Konzepte wie „Wafer-Reuse“ in die Solarzellenherstellung integriert werden und die Absorberdicken mittels photonischer Strukturen minimiert werden.  Die Arbeiten werden bis 2032 mit insgesamt 14 Mio. € durch die Werner Siemens-Stiftung unterstützt. Zielsetzung ist es, die Herstellungskosten der Mehrfachsolarzellen und Module zu senken und Prozesse zu skalieren.

Hierfür suchen wir zum 01.05.2026 eine*n Doktorand*in zum Thema "Entwicklung von kosteneffizienten Epitaxieprozessen für höchsteffiziente III-V Mehrfachsolarzellen". Ziel der Arbeit ist die Entwicklung einer Solarzellenstruktur, welche höchste Wirkungsgrade und wirtschaftliche Herstellung vereint. Hierzu werden Hochraten-Prozesse der metallorganischen Gasphasenepitaxie auf modernsten Maschinen weiterentwickelt, Kristallschichten eingehend analysiert, theoretisch modelliert und zu einer hocheffizienten Solarzelle zusammengebaut.

Hier sorgst Du für Veränderung

• Du wirst die III-V Epitaxieprozesse auf industrierelevanten MOVPE Produktionsanlagen der neuesten Generation weiterentwickeln, um die höchstmöglichen Abscheideraten zu erreichen.
• Du untersuchst den Einfluss hoher Wachstumsraten auf die Kristallqualität von GaAs, AlGaAs, GaInP, AlInP sowie die Qualität von Grenzflächen zwischen den III-V Halbleiterschichten.
• Ein weiterer Teil deiner Arbeit umfasst die Analyse kristalliner III-V Schichten unter Einsatz der folgenden Methoden:
  • Röntgendiffraktometrie: Untersuchung der Kristallstruktur
  • Zeitaufgelöste Photolumineszenz: Bestimmung der Lebensdauer der Minoritätsladungsträger
  • Electron Channeling Contrast Imaging & Kathodolumineszenz: Identifikation lokaler Defekte
  • Deep Level Transient Spectroscopy: Analyse von Fangquerschnitten und Defektlagen
  • In-situ Reflexion & Atomkraftmikroskopie: Erforschung der Oberflächenrauhigkeit
• Mithilfe der Unterstützung eines sehr erfahrenen Wissenschaftlers erstellst du eine theoretische Modellierung der Solarzellen mittels Sentaurus Device für ein vollständiges Verständnis optischer und elektronischer Eigenschaften des Bauelements.
• Zudem übernimmst du die Herstellung und Charakterisierung von Solarzellen.
• Die gewonnenen Ergebnisse werden von dir ausgewertet und deine Erkenntnisse in wissenschaftlichen Publikationen zusammengefasst.

Hiermit bringst Du Dich ein

• Du verfügst über ein abgeschlossenes wissenschaftliches Hochschulstudium (Master) in Physik, Kristallographie oder einer vergleichbaren Fachrichtung.
• Auf dem Fachgebiet Halbleiter- und Solarzellenphysik konntest du dir bereits Grundlagenkenntnisse aneignen.
• Du planst und erledigst Aufgaben selbständig und mit hoher Qualität.
• Es fällt dir leicht, innovative Ideen und Problemlösungen zu entwickeln.
• Du bist grundsätzlich bereit einen Antrag für ein Promotionsstipendium mit uns gemeinsam zu entwickeln.
• Du kannst dich sicher sowohl in deutscher als auch in englischer Sprache ausdrücken.
• Der routinierte Umgang mit Microsoft Office, MS Teams sowie Outlook ist für dich selbstverständlich.

Was wir für Dich bereithalten

• Du arbeitest in einem internationalen Team mit den Besten auf diesem Fachgebiet.
• Eine einmalige Laborinfrastruktur ermöglicht dir anwendungsorientierte Forschung auf höchstem internationalem Niveau.
• Du erhältst Zugang zu einem breiten beruflichen Netzwerk in Wissenschaft und Industrie.
• Wir betreuen dich wissenschaftlich und sorgen für eine gute Anbindung an die Universität.
• Im Doktorand*innen Kolloquium kannst du regelmäßig wissenschaftliche Präsentationen üben und wertvolles Feed-back zu deiner Arbeit erhalten.
• Wir ermöglichen es dir, deine wissenschaftlichen Ergebnisse selbst auf Konferenzen vorzustellen.
• Wir bieten flexible Arbeitszeitmodelle und geben dir die Möglichkeit, teilweise auch von zu Hause zu arbeiten.
• Dazu pflegen wir eine kooperative Arbeitsatmosphäre und eine offene Kommunikation.
• Wir legen Wert auf Chancengerechtigkeit und geben Raum für Vielfalt.
• Du kannst an attraktiven Sport- und Gesundheitsangeboten und After-Work-Aktivitäten teilnehmen.
• Bei Bedarf stellen wir ein flexibles Kiga- und Kita-Angebot zu Sonderkonditionen für deine Kinder zur Verfügung.

Die wöchentliche Arbeitszeit beträgt 39 Stunden. Die Stelle kann auch in Teilzeit besetzt werden. Die Stelle ist zunächst auf 3 Jahre befristet. Anstellung, Vergütung und Sozialleistungen richten sich nach dem Tarifvertrag für den öffentlichen Dienst (TVöD).

Du bist bereit für eine Veränderung? Dann bewerbe dich jetzt über den Button „Bewerben", und mache einen Unterschied! Nach Eingang deiner Online-Bewerbung erhältst du eine automatische Empfangsbestätigung. Dann melden wir uns schnellstmöglich und sagen dir, wie es weitergeht. Wir freuen uns auf deine Bewerbung!

Du hast Fragen zur Stelle, zum Bewerbungsablauf oder zur Barrierefreiheit? Unsere Recruiterin Christine ist für dich da: [email protected], Telefon +49 761 4588-2467

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen - unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.

Mehr über das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE erfährst du auf: www.ise.fraunhofer.de

Kennziffer: 83350                Bewerbungsfrist: 06.04.2026