Posterpreis für MatSEC-Doktoranden auf dem MRS-Frühjahrstreffen
Auf der Tagung der Materials Research Society in San Francisco wurde Kai Neldner für seinen Posterbeitrag ausgezeichnet.
Auf der Tagung der Materials Research Society (MRS) in San Francisco ist der Posterbeitrag von Kai Neldner aus der HZB-Abteilung Kristallographie (EM-AKR) mit einem Preis des Symposiums B "Thin-Film Compound Semiconductor Photovoltaics" ausgezeichnet worden. Kai Neldner, der als Doktorand der HZB-Graduiertenschule "Materials for Solar Energy Conversion " (MatSEC) am HZB forscht, stellte dort Ergebnisse zu den strukturellen Eigenschaften von Kesteriten (Cu2ZnSnS4 - CZTS) im Verhältnis zu Abweichungen von deren Stöchiometrie vor.
Kesterit-basierte Dünnschichtsolarzellen mit Effizienzen bis zu 12,6% werden mit einem Absorbermaterial realisiert, das bzgl. seiner chemischen Zusammensetzung von der stöchiometrischen Verbindung Cu2ZnSn(S,Se)4 abweicht, insbesondere zeigt es eine Cu-arme/Zn-reiche Zusammensetzung. Da die elektronischen Eigenschaften eines Halbleiters von seiner Kristallstruktur abhängen, besteht großes Interesse daran, den strukturellen Hintergrund dieser Stöchiometrieabweichungen systematisch zu untersuchen und mit anderen Eigenschaften, wie dem Auftreten von Sekundärphasen, zu korrelieren.
Kai Neldner synthetisierte nicht-stöchiometrische CZTS Pulverproben mittels einer Festkörperreaktion und untersuchte die strukturellen und chemischen Eigenschaften an den beiden Großgeräten des HZB, BESSYII und BERII.
Mit den so erhaltenen Ergebnissen konnte er nachweisen, dass die CZTS-Kesteritphase Abweichungen von der Stöchiometrie unter Beibehaltung der Kesterit-Struktur und Ausbildung bestimmter Punktdefekte toleriert. Damit wurde gezeigt, dass sich die Kesterit-Struktur auf Cu-arme/Zn-reiche bzw. Cu-reiche/Zn-arme Zusammensetzungen ohne strukturelle Änderungen, mit Ausnahme der Kationenverteilung, anpassen kann.
- Langzeit-Stabilität von Perowskit-Solarzellen deutlich gesteigertPerowskit-Solarzellen sind kostengünstig in der Herstellung und liefern viel Leistung pro Fläche. Allerdings sind sie bisher noch nicht stabil genug für den Langzeit-Einsatz. Nun hat ein internationales Team unter der Leitung von Prof. Dr. Antonio Abate durch eine neuartige Beschichtung der Grenzfläche zwischen Perowskitschicht und dem Top-Kontakt die Stabilität drastisch erhöht. Dabei stieg der Wirkungsgrad auf knapp 27 Prozent, was dem aktuellen state-of-the-art entspricht. Dieser hohe Wirkungsgrad nahm auch nach 1.200 Stunden im Dauerbetrieb nicht ab. An der Studie waren Forschungsteams aus China, Italien, der Schweiz und Deutschland beteiligt. Sie wurde in Nature Photonics veröffentlicht.
- Energie von Ladungsträgerpaaren in Kuprat-VerbindungenNoch immer ist die Hochtemperatursupraleitung nicht vollständig verstanden. Nun hat ein internationales Forschungsteam an BESSY II die Energie von Ladungsträgerpaaren in undotiertem La₂CuO₄ vermessen. Die Messungen zeigten, dass die Wechselwirkungsenergien in den potenziell supraleitenden Kupferoxid-Schichten deutlich geringer sind als in den isolierenden Lanthanoxid-Schichten. Die Ergebnisse tragen zum besseren Verständnis der Hochtemperatur-Supraleitung bei und könnten auch für die Erforschung anderer funktionaler Materialien relevant sein.
- Elektrokatalyse mit doppeltem Nutzen – ein ÜberblickHybride Elektrokatalysatoren können beispielsweise gleichzeitig grünen Wasserstoff und wertvolle organische Verbindungen produzieren. Dies verspricht wirtschaftlich rentable Anwendungen. Die komplexen katalytischen Reaktionen, die bei der Herstellung organischer Verbindungen ablaufen, sind jedoch noch nicht vollständig verstanden. Moderne Röntgenmethoden an Synchrotronquellen wie BESSY II ermöglichen es, Katalysatormaterialien und die an ihren Oberflächen ablaufenden Reaktionen in Echtzeit, in situ und unter realen Betriebsbedingungen zu analysieren. Dies liefert Erkenntnisse, die für eine gezielte Optimierung genutzt werden können. Ein Team hat nun in Nature Reviews Chemistry einen Überblick über den aktuellen Wissensstand veröffentlicht.