Posterpreis für Laura Elisa Valle Rios auf der Europäischen Kristallographie-Konferenz

Auf der 29. Europäischen Kristallographie-Konferenz (ECM29) in Rovinj (Kroatien) ist der Posterbeitrag von Laura Elisa Valle Rios aus der HZB-Abteilung Kristallographie mit dem Poster-Preis der Royal Society of Chemistry ausgezeichnet worden. Laura Elisa forscht als Doktorandin des Marie-Curie Initial Training Networks KESTCELLS und der Graduiertenschule "Materials for Solar Energy Conversion" (MatSEC) am HZB.

Auf der Konferenz stellte sie ihre Ergebnisse zu den strukturellen Eigenschaften von Kesteriten (Cu₂ZnSnSe₄ - CZTSe) im Verhältnis zu Abweichungen von deren Stöchiometrie vor.

Kesterit-basierte Dünnschichtsolarzellen mit Effizienzen bis zu 12,6 Prozent werden mit einem Absorbermaterial realisiert, das bezüglich 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.

Laura Elisa Valle Rios synthetisierte nicht-stöchiometrische CZTSe Pulverproben mittels einer Festkörperreaktion und untersuchte die strukturellen und chemischen Eigenschaften an den beiden Großgeräten des HZB unter Nutzung der Synchrotronröntgenstrahlung am BESSYII und der Neutronen am BERII. Außerdem führte sie Experimente an der Spallation Neutron Source (SNS) in den USA durch.

Mit den so erhaltenen Ergebnissen konnte sie nachweisen, dass die CZTSe-Kesteritphase Abweichungen von der Stöchiometrie unter Beibehaltung der Kesterit-Struktur und Ausbildung bestimmter Punktdefekte toleriert. Laura Elisa konnte damit Korrelationen zwischen der chemischen Zusammensetzung des Kesterit-Halbleiters und dem Auftreten bestimmter Punktdefekte sowie Punktdefektkonzentrationen nachweisen. Sie hat 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.

Laura Elisa Valle Rios ist Doktorandin des EU Marie-Curie Initial Training Networks KESTCELLS (Training for sustainable low cost PV technologies: development of kesterite based efficient solar cells) am HZB (Abteilung EM-AKR). Sie ist gleichzeitig in der gemeinsamen Graduiertenschule "Materials for Solar Energy Conversion" (MatSEC) an der Freien Universität Berlin eingeschrieben.