Preis und Preis gesellt sich gern: Simon Kirner und Christiane Stephan mit Posterpreisen auf der E-MRS ausgezeichnet
Die Postersessions waren ein wichtiger Bestandteil
der Symposien auf dem E-MRS Spring Meeting 2012
© EMRS
Auf der renommierten Frühjahrskonferenz der Europäischen Materialforschungsgesellschaft (E-MRS) wurden im Mai gleich zwei HZB-Nachwuchswissenschaftler für ihre Posterbeiträge ausgezeichnet. Beide Forscher beschäftigten sich mit verschiedenen Aspekten von Dünnschichtsolarzellen. Simon Kirner, Doktorand am PVcomB, zeigte in seinem Poster, wie man Tandemsolarzellen aus amorphen und kristallen Silizium mithilfe einer Zwischenschicht aus Silizium-Oxid optimieren kann. Dr. Christiane Stephan aus der Abteilung Kristallographie untersuchte Defekte in der Kristallstruktur von Cu(In,Ga)Se2, dem Absorbermaterial in hocheffizienten Chalkopyrit-Dünnschichtsolarzellen. An dem E-MRS Spring Meeting in Straßburg, die mit großer Industriebeteiligung organisiert wurde, nahmen etwa 2500 Teilnehmer teil; für die wissenschaftlichen Diskussionen gab es 25 Symposien zu verschiedenen Themenbereichen.
Tandemsolarzellen aus Dünnschicht-Silizium optimieren
Tandemzellen bestehen aus zwei Solarzellen, die miteinander verbunden sind: aus der Top-Zelle und der Bottom-Zelle. Diese Zellen bestehen aus unterschiedlichen Materialien. Der bestechende Vorteil von diesen „gestapelten“ Solarzellen: jede Solarzelle kann verschiedene Lichtbereiche einfangen, so dass die Tandemzelle insgesamt mehr Licht in Strom umwandeln kann. Simon Kirner untersucht Tandemsolarzellen aus amorphem Silizium (Top-Zelle) und mikrokristallinem Silizium (Bottom-Zelle) Ein limitierender Faktor dieser Solarzellen ist, dass die Topzelle zu wenig Strom einfangen kann. Die Schichtdicke kann allerdings nicht beliebig erhöht werden, da dies eine erhöhte Alterung der Topzelle verursachen würde. Simon Kirner hat deshalb den Einsatz einer reflektierenden Zwischenschicht aus mikrokristallinem Siliziumoxid (Intermediate Reflector) untersucht, um diese Solarzellen zu optimieren. Die aus dem Einbau des Intermediate Reflector resultierenden schlechteren elektrischen Eigenschaften der Tandemzelle konnten durch den Einsatz einer Rekombinationsschicht aus mikrokristallinem Silizium vollständig kompensiert werden. Doch dieser Effekt ist bisher nur teilweise verstanden. Simon Kirner will nun herausfinden, woran das liegt.
Mit Neutronen und Röntgenlicht Defekte in Chalkopyrit-Dünnschichtsolarzellen entdecken
Christiane Stephan hat einen anderen Arbeitsschwerpunkt: Sie beschäftigt sich mit hocheffizienten Chalkopyrit-Dünnschichtsolarzellen mit CuInSe2, CuGaSe2 oder Cu(In,Ga)Se2 als Absorberschicht. Grundsätzlich zeichnen sich diese Verbindungshalbleiter durch eine nicht-stöchiometrische Zusammensetzung auf, das heißt sie sind Kupfer-arm und Indium-reich. Aufgrund dieser Stöchiometrieabweichungen entstehen in der Kristallstruktur Defekte (sog. Punktdefekte), die dann in der fertigen Solarzelle Ladungsträger einfangen und somit den Stromfluss verringern können. Andererseits bewirkt diese Stöchiometrieabweichung, dass die Kristallstruktur zunächst über einen gewissen Zusammensetzungsbereich stabil ist, bevor sich eine andere Phase (Verbindung) bildet. Um zu beobachten, wie sich die Kristallstruktur des Absorbermaterials in den Dünnschicht-Solarzellen mit der Zusammensetzung ändert, reichten Christiane Stephan optische und elektrische Analysemethoden allein nicht aus. Sie nutzte Neutronen und Synchrotronstrahlung, um die atomare Struktur der Verbindungshalbleiter zu analysieren. Durch die Methoden der Neutronenbeugung mit anschließender Rietveld-Verfeinerung in Kombination mit der anormalen Röntgenbeugung am Synchrotron konnte sie in Pulverproben mit einer definierten Zusammensetzung die Punktdefekte qualitativ und quantitativ bestimmen. Ein zentrales Ergebnis ist, dass sich die Verbindungen CuInSe2, CuGaSe2 und Cu(In,Ga)Se2 im kupferarmen Zusammensetzungsbereich bezüglich ihrer Punktdefekte deutlich unterscheiden. Mit dieser systematischen Untersuchung der Kristallstruktur auf atomarer Ebene können Forscher nun wichtige Rückschlüsse ziehen, um die bestehenden Defektmodelle weiter zu verfeinern.
Sie können die Poster hier anschauen:
- Zwei Gewinnerbilder aus dem HZB beim Helmholtz-BilderwettbewerbPaul H. Kamm aus dem HZB erhält den zweiten Preis der Jury für eine zeitaufgelöste Röntgentomographie. Die Teilnehmenden der Helmholtz Imaging Konferenz wählten dieses Bild zu ihrem Gewinner, dem Participants’ Choice Award. Das Bild zeigt eine Momentaufnahme beim Laserschweißen und wurde an der Swiss Light Source des Paul Scherrer-Instituts aufgenommen. Zu den 20 schönsten Bildern zählt auch eine Mikroskopie-Aufnahme einer Solarzelle von Yannic Kerkhoff und Daniel Abou Ras, HZB.
- Israel Ibukun Olaniyan erhält den Promotionspreis der Helmholtz-GemeinschaftBei Helmholtz forschen mehr als 8.000 Doktorandinnen und Doktoranden. Elf von ihnen wurden jetzt mit dem Promotionspreis ausgezeichnet, darunter Dr. Israel Ibukun Olaniyan aus dem HZB. Seine hervorragende Doktorarbeit über "Ferroelectricity at the nanoscale in epitaxial BaTiO3 on silicon" in der Forschungsgruppe von Professor Catherine Dubourdieu befasst sich mit einer neuartigen Nanoelektronik auf Grundlage topologischer Defekte, die zur Entwicklung einer energieeffizienten Informationstechnologie beitragen kann.
- Gibt es eine Afrikanische Architektur?Die weltweit erste Pan-African Biennale zu Architektur fand in diesem September in Nairobi, Kenia statt. Menschen aus Architektur, Kunst, Wissenschaft und Politik aus 54 afrikanischen Ländern und der Diaspora waren nach Nairobi gekommen, um sich dort auszutauschen: Zu traditionellen und aktuellen Bauweisen, Materialien, Erfahrungen und Projekten. Samira Aden hat diese Biennale als leitende Kuratorin mit organisiert. Wir haben mit ihr gesprochen.