HZB beteiligt sich an zwei Exzellenzclustern
Am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an neuartigen Materialsystemen, die Energie umwandeln oder speichern können. Diese Kompetenzen bringt das HZB nun auch in die Exzellenzcluster „MATH+“ und „UniSysCat“ ein, die von Berliner Universitäten koordiniert werden. Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert die HZB-Beteiligung in den nächsten drei Jahren im Rahmen des Helmholtz-Exzellenznetzwerks mit insgesamt 1,8 Millionen Euro.
Im Exzellenzcluster „MATH+“ engagiert sich Prof. Dr. Christiane Becker, die am HZB die Nanooptik-Gruppe im Bereich Erneuerbare Energien leitet. Sie untersucht und entwickelt optoelektronische Materialien mit Nanostrukturen für Solarzellen und Sensoren. Dafür arbeitet Becker eng mit Mathematikerinnen und Mathematikern in MATH+ zusammen. Gemeinsam wollen sie hocheffiziente Solarenergie-Technologien der nächsten Generation entwickeln, zum Beispiel um das Lichtmanagement in Tandem-Perowskit-Silizium-Solarzellen zu verbessern. Sie werden auch gemeinsam an hybriden Bauteilen zur Erzeugung von solaren Brennstoffen arbeiten sowie Simulations- und Optimierungsmethoden entwickeln.
MATH+ Partner
MATH+ steht für “Forschungszentrum der Berliner Mathematik / Berlin Mathematics Research Center“. Daran beteiligen sich die Freie Universität Berlin, die Humboldt-Universität zu Berlin und die Technischen Universität Berlin sowie das Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik und das Zuse-Institut Berlin. Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert die HZB-Beteiligung aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds mit 800.000 Euro in den kommenden drei Jahren.
Excellenzcluster UniSysCat: Fokus auf der Katalyse
Im Exzellenzcluster „UniSysCat“ (Vereinigung von Systemen in der Katalyse/Unifying Systems in Catalysis) arbeiten Forscherinnen und Forscher daran, komplexe katalytische Systeme zu entwickeln. Dabei stehen katalytische Prozesse im Mittelpunkt, die mit Sonnenlicht aktiviert werden. „Diese Prozesse ermöglichen es, Sonnenlicht zu nutzen, um chemische Treibstoffe sowie energiereiche Verbindungen in einer nachhaltigen Art und Weise zu erzeugen. Eine besondere Herausforderung liegt hierbei darin, die schnellen Absorptionsprozesse im Halbleitermaterial mit den häufig sehr viel langsamer ablaufenden elektrochemischen Reaktionen des angebundenen Katalysators zu verknüpfen“, erläutert Prof. Dr. Roel van de Krol, der das HZB-Institut für Solare Brennstoffe leitet. Dabei bringt das HZB insbesondere Kompetenzen in der Materialsynthese von Dünnschicht-Absorbern, in der Photoelektrochemie und zeitaufgelöster optischer Spektroskopie ein.
UniSysCat-Partner
UniSysCat wird von der Technischen Universität Berlin koordiniert, außerdem beteiligen sich Teams der Freien Universität Berlin, der Humboldt-Universität zu Berlin, der Universität Potsdam, der Charité Universitätsmedizin Berlin, des Fritz-Haber-Instituts, des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPIKG) und des Leibniz-Instituts für Molekulare Pharmakologie. Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert die HZB-Beteiligung aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds mit 1 Million Euro in den kommenden drei Jahren.
- 3D-Magnetfeld-Experiment an BESSY II bringt Spintronik voran(Fe0.63Ni0.3Pd0.07)3P oder kurz FNPP ist ein magnetisches Material, das auch schon bei Raumtemperatur komplexe magnetische Strukturen zeigt. Das macht das Material für die Spintronik interessant, die Datenverarbeitung mit deutlich weniger Energieeinsatz ermöglichen würde, zum Beispiel neuartige Datenspeicher. Allerdings müsste es dafür gelingen, die gewünschten Strukturen kontrolliert zu erzeugen und zu verändern, und das ist bisher noch eine Herausforderung. Eine neue Studie unter Federführung des HZB ist hier nun einen Schritt vorangekommen. Mit einem weltweit einzigartigen Instrument, dem VEKMAG an BESSY II, zeigten sie, dass ein sehr kleines äußeres Magnetfeld in der Ebene der Strukturen ausreicht, um diese zu verändern.
- Grüner Wasserstoff: Ultradünne Nickeloxidschichten erweisen sich als überlegenUltradünne Nickeloxid-Beschichtungen können die Leistung von Wasserelektrolyseuren mit Anionenaustauschmembran (AEM) deutlich verbessern. Dies hat ein Team um Dr. Michelle Browne nachgewiesen: Eine nur 10 Nanometer dicke Nickeloxidschicht übertrifft dabei die Leistung von herkömmlichen Nickeloxid-Pulverelektroden, benötigt dabei jedoch weniger als 1 % des Katalysatormaterials. Die Studie ist im „Journal of Materials Chemistry A“ veröffentlicht.
- 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.