Solarzellen und organische LEDs drucken
Das aus einer Kupferlösung aufgedruckte HySPRINT-Logo (Helmholtz Innovation Lab) symbolisiert, wie sich dünnste Materialschichten kostengünstig herstellen lassen. Mögliche Anwendungen sind Solarzellen, organische LEDs und Transitoren. Herstellung und © Humboldt-Universität zu Berlin/List-Kratochvil
Humboldt-Universität zu Berlin und Helmholtz-Zentrum Berlin gründen gemeinsames Labor und Forschergruppe „Generative Fertigungsprozesse für Hybride Bauelemente“.
Solarzellen, LEDs und Detektoren aus organischen und hybriden Halbleitern lassen sich einfach drucken und dabei sogar mit winzigen Nanostrukturen versehen, die ihre Funktionen verbessern. Die Entwicklung von preiswerten Druckverfahren für elektronische und optoelektronische Bauteile steht im Mittelpunkt der neuen gemeinsamen Forschergruppe und des gemeinsamen Labors des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB) und der Humboldt-Universität zu Berlin (HU).
In der neuen Forschergruppe kooperieren die HU-Arbeitsgruppe „Hybrid Devices“ unter der Leitung von Prof. Dr. Emil List-Kratochvil, die HZB-Nachwuchsgruppe von Dr. Eva Unger, das Helmholtz Innovation Lab HySPRINT und das von Prof. Dr. Rutger Schlatmann geleitete Kompetenzzentrum Photovoltaik Berlin (PVcomB) miteinander. Die Partner bauen ein Joint Lab an der Humboldt-Universität zu Berlin auf, das den Forschenden die Anschaffung und Nutzung komplementärer Laborinfrastrukturen für verschiedene Beschichtungsverfahren ermöglicht.
Prof. Emil List-Kratochvil ist Leiter der HU-Arbeitsgruppe „Hybrid Devices“ am IRIS Adlershof und beschäftigt sich seit 15 Jahren mit der Entwicklung von elektronischen und optoelektronischen Hybridbauteilen, ressourceneffizienten Abscheidungstechniken (Inkjetdruck) und in-situ Nanostrukturierungs- und Syntheseverfahren. Diese Expertise ergänzt die Zielsetzungen der HZB-Nachwuchsgruppe um Dr. Eva Unger. Sie will lösungsbasierte Herstellungsverfahren entwickeln, um Perowskit-Halbleiterschichten für Solarzellen auf größeren Flächen abzuscheiden. „Die neue Forschergruppe mit Herrn List-Kratochvil ist für uns ein großer Gewinn. Durch seine Erfahrungen in gedruckten elektronischen Bauteilen ist er für uns ein idealer Kooperationspartner“, sagt Unger.
Pilotlinie für Druck hybrider Bauelemente
Ihrem Ziel, im Rahmen des Helmholtz Innovation Lab HySPRINT großflächige hybride Tandem-Solarmodule zu entwickeln, ist die Forscherin mit ihrem Team in den letzten Monaten schon näher gekommen. Nun ist das Upscaling der Prozesse der nächste notwendige Schritt, um die Marktreife der neuartigen Solarzellen voranzutreiben. Für die Entwicklung industriell relevanter Herstellungsverfahren ist das Kompetenzzentrum für Photovoltaik (PVcomB) der geeignete Partner. Die gemeinsame Forschergruppe strebt den Aufbau einer Pilotlinie an, um Prototypen von hybriden Bauelementen zu entwickeln.
- Grüner Wasserstoff: Käfigstruktur verwandelt sich in effizienten KatalysatorClathrate zeichnen sich durch eine komplexe Käfigstruktur aus, die auch Platz für Gast-Ionen bietet. Nun hat ein Team erstmals untersucht, wie gut sich Clathrate als Katalysatoren für die elektrolytische Wasserstoffproduktion eignen. Das Ergebnis: Effizienz und Robustheit sind sogar besser als bei den aktuell genutzten Nickel-basierten Katalysatoren. Dafür fanden sie auch eine Begründung. Messungen an BESSY II zeigten, dass sich die Proben während der katalytischen Reaktion strukturell verändern: Aus der dreidimensionalen Käfigstruktur bilden sich ultradünne Nanoblätter, die maximalen Kontakt zu aktiven Katalysezentren ermöglichen. Die Studie ist in „Angewandte Chemie“ publiziert.
- Elegantes Verfahren zum Auslesen von Einzelspins über PhotospannungDiamanten mit spezifischen Defekten können als hochempfindliche Sensoren oder Qubits für Quantencomputer genutzt werden. Die Quanteninformation wird dabei im Elektronenspin-Zustand der Defekte gespeichert. Allerdings müssen die Spin-Zustände bislang optisch ausgelesen werden, was extrem aufwändig ist. Nun hat ein Team am HZB eine elegantere Methode entwickelt, um die Quanteninformation über eine Photospannung auszulesen. Dies könnte ein deutlich kompakteres Design von Quantensensoren ermöglichen.
- Solarzellen auf Mondglas für eine zukünftige Basis auf dem MondZukünftige Mondsiedlungen werden Energie benötigen, die Photovoltaik liefern könnte. Material in den Weltraum zu bringen, ist jedoch teuer – ein Kilogramm zum Mond zu transportieren, kostet eine Million Euro. Doch auch auf dem Mond gibt es Ressourcen, die sich nutzen lassen. Ein Forschungsteam um Dr. Felix Lang, Universität Potsdam, und Dr. Stefan Linke, Technische Universität Berlin, haben nun das benötigte Glas aus „Mondstaub“ (Regolith) hergestellt und mit Perowskit beschichtet. Damit ließe sich bis zu 99 Prozent des Gewichts einsparen, um auf dem Mond PV-Module zu produzieren. Die Strahlenhärte konnte das Team am Protonenbeschleuniger des HZB getestet.