Winter-Workshop “Microstructure Characterization and Modeling for Solar Cells”
© HZB
Vor winterlicher Kulisse am schönen Spitzingsee (Bayern) fand vom 22. bis 26.02.2015 im Rahmen des Helmholtz Virtuellen Instituts "Microstructure Control for Thin-Film Solar Cells" ein Workshop statt. The next winter workshop will be planned for 2017.
Eingeladene Gäste hielten Vorträge über die theoretischen Grundlagen zu Kornwachstum, quantitative Charakterisierung von Materialstruktur, Zusammenhänge zwischen Mikrostruktur und Bauelementfunktion von Solarzellen, Phasenfeldsimulationen von Kristallwachstum sowie lokal aufgelöster, elektrischer Charakterisierung von Defektdichten. Ergänzt wurde das Programm durch Beiträge zu Wachstumkontrolle von Dünnschichten mittels Röntgenbeugung, Analysen von strukturellen Defekten mittels verschiedener Methoden von der Millimeter- bis zur Subnanometerskala, Simulationen mittels Dichtefunktionaltheorie, Molekulardynamik und Phasenfeldtheorie von Punktdefekten, Dynamik struktureller Defekte und Kornwachstum, sowie zu makroskopischen, optoelektronischen Analysen von Materialsystemen und Solarzellen.
Der Winter-Workshop bot ausreichend Gelegenheit, um Diskussionen zu vertiefen und weitere Zusammenarbeiten zu planen. An zwei Nachmittagen wurden ausserdem eine Schneeschuhwanderung und Eisstockschiessen organisiert.
Die Projektpartner des Helmholtz Virtuellen Instituts "Microstructure Control for Thin-Film Solar Cells" nutzten die Gelegenheit, um in Arbeitsgruppen die strategische Ausrichtung zu schärfen und Vorbereitungen für die im Juni 2015 anstehende Zwischenevaluation des Helmholtz Virtuellen Instituts zu treffen.
Über das Helmholtz-Virtuelle Institut "Microstructure Control for Thin-Film Solar Cells"
Photovoltaische Bauelemente, die zur direkten Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität betrieben werden, sind in kurzer Zeit zu einer der wichtigsten „sauberen“ Energiequellen geworden. Die Optimierung von Dünnschichtsolarzellen für eine solche Anwendung bestand in Vergangenheit hauptsächlich aus systematischem Ausprobieren. Ein detailliertes Verständnis der Beziehungen zwischen Wachstumsprozessen, strukturellen Defekten, Eigenspannung und elektrischen Eigenschaften würden sich sehr positiv auf die Entwicklung dieser Bauelemente auswirken. In dem Helmholtz-Virtuellen-Institut wird die Bildung struktureller Defekte und Eigenspannung während des Wachstums von Dünnschichtschichtsolarzellen durch Kombination verschiedener Experiment- und Simulationstechniken untersucht.
Die Virtuellen Institute werden mit jährlich bis zu 600.000 Euro über drei bis fünf Jahre aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft gefördert. Dazu kommen Eigenmittel der Partner
Gefördert von der Helmholtz Gemeinschaft
Leitendes Zentrum: Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Beteiligte Partner: HZB, TU Berlin, FU Berlin, TU Darmstadt, University of Oxford (UK), ETH Zürich (Schweiz), SuperStem (UK)
Sprecher: Prof. Dr. Susan Schorr, HZB
Laufzeit: Nov. 2012 bis Okt. 2017
- Nanosilber als Elektrokatalysator für die CO₂-VerwertungDurch Elektrolyse lässt sich CO2 zu CO reduzieren, einem Ausgangsstoff für weitere chemische Produkte wie beispielsweise Kraftstoffe. Im Rahmen des GreenQUEST-Projekts hat ein internationales Team um den HZB-Chemiker Prashanth Menezes Katalysatorschichten aus Silbernanopartikeln systematisch untersucht und dabei sowohl die Partikelgröße als auch deren Dichte variiert. Die beste Ausbeute wurde mit Nanopartikeln mit Durchmessern von etwa 10 nm erzielt, die locker verteilt waren. Darüber hinaus zeigten sie, wie sich die Wirtschaftlichkeit der elektrochemischen Zelle durch eine zusätzliche chemische Reaktion an der Anode verbessern lässt, indem gleichzeitig wertvolle Ameisensäure, Wasserstoff und CO erzeugt wird.
- Marcel Risch wird Professor an der Freien Universität BerlinSeit August 2026 ist Marcel Risch Professor (W2-S) im Fachbereich Physik an der Freien Universität Berlin. Seine Nachwuchsgruppe wird zur Abteilung Mechanismen nachhaltiger Elektrokatalyse. Risch erforscht die fundamentalen Mechanismen elektrokatalytischer Reaktionen und entwickelt auf dieser Grundlage wissens- und datengetriebene Strategien zur Verbesserung von Elektrokatalysatoren für die nachhaltige Erzeugung von Wasserstoff, Kraftstoffen und Chemikalien.
- BESSY II: Aufgedampfte Perowskit-Schichten in Tandem-Solarzellen verbessertPerowskit-Silizium-Tandem-Solarzellen erzielen deutlich höhere Wirkungsgrade als reine Silizium-Solarzellen. Ein besonders attraktives Verfahren, um diese Tandem-Solarzellen zu produzieren, ist die Co-Verdampfung der Perowskit-Vorläufermoleküle auf die Silizium-Teilzelle. Ein Team am HZB hat nun das Schichtwachstum auf Nanometerskala an BESSY II analysiert und einen neuen Weg gefunden, die Qualität der Perowskit-Schicht zu verbessern: Das Einbringen einer dünnen Keimschicht aus Cäsiumchlorid zwischen die beiden Teilzellen fördert ein gleichmäßiges Perowskit-Wachstum und unterdrückt die Bildung von unerwünschtem Bleijodid an der Grenzfläche.