Forschung für die Dünnschichtphotovoltaik - Fraunhofer IST und HZB vereinbaren enge Zusammenarbeit
Großflächenbeschichtung am Fraunhofer IST (Reiner Meier, BFF Wittmar)
Wie kann der Wirkungsgrad von Solarzellen weiter gesteigert werden? Wie können die Kosten gesenkt werden? Antworten auf diese und andere Fragen zur Dünnschicht-photovoltaik geben das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST und das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) künftig gemeinsam. Beide Institute wollen ihre zentralen Kompetenzen zukünftig bündeln: das Fraunhofer IST bringt sein know how zur Dünnschichttechnik ein, das HZB ist führend auf dem Gebiet der Dünnschichtphotovoltaik
„Im Bereich Dünnschichtphotovoltaik sehen wir einen wichtigen Zukunftsmarkt, für den wir künftig gemeinsam entwickeln möchten“, so Institutsleiter Professor Dr. Günter Bräuer vom Fraunhofer IST. „Der Transfer von Forschungsergebnissen in die Industrie wird durch unsere Kooperation gestärkt“ ergänzt Professor Dr. Wolfgang Eberhardt, Geschäftsführer des HZB. Um den Technologietransfer zu beschleunigen, wurde am HZB das Kompetenzzentrum Dünnschicht- und Nanotechnologie für Photovoltaik Berlin (PVcomB) gegründet. Hier werden Produktionstechniken zur Herstellung von Dünnschichtmodulen aus Silizium- und CIS erprobt. Das IST bringt dabei seine Forschungskompetenz auf den Gebieten Oberflächentechnik und Schichtsysteme ein.
Die Geschäftsführer der beiden Institutionen gaben die Zusammenarbeit auf der 8. International Conference on Coatings on Glass and Plastics ICCG, die vom 13. bis 17. Juni in Braunschweig stattfand, bekannt. Die ICCG ist die führende Konferenz im Bereich Glas- und Kunststoffbeschichtungen und eine wichtige Plattform für Experten und Entscheidungsträger aus Wissenschaft und Wirtschaft, um Zukunftstrends, neue Technologien, Entwicklungen und Anwendungen unter anderem auch in der Photovoltaik zu diskutieren.
- Poröse organische Struktur verbessert Lithium-Schwefel-BatterienEin neu entwickeltes Material kann die Kapazität und Stabilität von Lithium-Schwefel-Batterien deutlich verbessern. Es basiert auf Polymeren, die ein Gerüst mit offenen Poren bilden. In der Fachsprache werden sie radikale kationische kovalente organische Gerüste oder COFs genannt. In den Poren finden katalytisch beschleunigte Reaktionen statt, die Polysulfide einfangen, die ansonsten die Lebensdauer der Batterie verkürzen würden. Einige der experimentellen Analysen wurden an der BAMline an BESSY II durchgeführt. Prof. Yan Lu, HZB, und Prof. Arne Thomas, Technische Universität Berlin, haben diese Arbeit gemeinsam vorangetrieben.
- Metalloxide: Wie Lichtpulse Elektronen in Bewegung setzenMetalloxide kommen in der Natur reichlich vor und spielen eine zentrale Rolle in Technologien wie der Photokatalyse und der Photovoltaik. In den meisten Metalloxiden ist jedoch aufgrund der starken Abstoßung zwischen Elektronen benachbarter Metallatome die elektrische Leitfähigkeit sehr gering. Ein Team am HZB hat nun zusammen mit Partnerinstitutionen gezeigt, dass Lichtimpulse diese Abstoßungskräfte vorübergehend schwächen können. Dadurch sinkt die Energie, die für die Elektronenbeweglichkeit erforderlich ist, so dass ein metallähnliches Verhalten entsteht. Diese Entdeckung bietet eine neue Möglichkeit, Materialeigenschaften mit Licht zu manipulieren, und birgt ein hohes Potenzial für effizientere lichtbasierte Bauelemente.
- Lithium-Schwefel-Batterien mit wenig Elektrolyt: Problemzonen identifiziertMit einer zerstörungsfreien Methode hat ein Team am HZB erstmals Lithium-Schwefel-Batterien im praktischen Pouchzellenformat untersucht, die mit besonders wenig Elektrolyt-Flüssigkeit auskommen. Mit operando Neutronentomographie konnten sie in Echtzeit visualisieren, wie sich der flüssige Elektrolyt während des Ladens und Entladens über mehrere Schichten verteilt und die Elektroden benetzt. Diese Erkenntnisse liefern wertvolle Einblicke in die Mechanismen, die zum Versagen der Batterie führen können, und sind hilfreich für die Entwicklung kompakter Li-S-Batterien mit hoher Energiedichte.