Helmholtz-Gemeinschaft fördert Kooperation zwischen HZB und Slowenien zu Perowskit-Silizium-Tandem-Solarzellen
Marko Jošt hat seine Doktorarbeit zu Tandem-Solarzellen bei Steve Albrecht im HySPRINT-Labor absolviert (Bild). Nun wird er an der Universität in Lubljana weiter forschen. © M. Setzpfandt/ HZB
Ein HZB-Team hat erfolgreich Fördermittel aus dem "Helmholtz European Partnering"-Programm der Helmholtz-Gemeinschaft eingeworben, um die Zusammenarbeit mit der Universität Ljubljana, Slowenien, auszubauen. Thema der Kooperation sind Tandem-Solarzellen aus Perowskit und Silizium und insbesondere ihre genaue Charakterisierung.
Aktuell bestehen die meisten Solarmodule aus Silizium, einem Halbleiter, der vor allem die roten Anteile des Sonnenspektrums zur Stromerzeugung nutzt. Große Chancen auf noch höhere Wirkungsgrade verspricht daher die Kombination von Silizium mit Perowskit-Halbleitern. Denn Halbleitermaterialien aus dieser Materialklasse wandeln insbesondere die energiereichen, blauen Anteile des Spektrums in Elektrizität um.
Nun hat der HZB-Physiker Prof. Dr. Steve Albrecht Mittel der Helmholtz-Gemeinschaft eingeworben, um solche Tandem-Solarzellen mit Partnern von der Universität Ljubljana, Slowenien, zu untersuchen. Das Projekt TAPAS wird im Programm „Helmholtz European Partnering“ für die kommenden drei Jahre mit jeweils 250.000 Euro jährlich gefördert. Nach einer Evaluierung kann die Förderdauer um zwei Jahre verlängert werden. Das Programm „Helmholtz European Partnering“ wurde ins Leben gerufen, um den europäischen Forschungsraum - speziell die Kooperation mit Ländern in Süd-, Mittel- und Osteuropa - zu stärken.
Der Name TAPAS steht für „Tandem Perovskite and Silicon solar cells - Advanced opto-electrical characterization, modeling and stability“. Zusammen mit der optoelektrischen Modellierung sollen hocheffiziente und stabile Tandem-Solarzellen der nächsten Generation für das Energiesystem der Zukunft entwickelt werden.
Die Arbeitsgruppe für Photovoltaik und Optoelektronik der Universität Ljubljana (LPVO, geleitet von Prof. Dr Marko Topič) und das Helmholtz-Zentrum Berlin haben in den vergangenen Jahren eine sehr erfolgreiche Zusammenarbeit aufgebaut, die durch diese Förderung weiter gestärkt wird. Ziel der Kooperation ist es, die Prozesse zu analysieren, die die Stabilität der Module im Feld beeinträchtigen.
- Schriftrollen aus buddhistischem Schrein an BESSY II virtuell entrolltIn der mongolischen Sammlung des Ethnologischen Museums der Staatlichen Museen zu Berlin befindet sich ein einzigartiger Gungervaa-Schrein. Der Schrein enthält auch drei kleine Röllchen aus eng gewickelten langen Streifen, die in Seide gewickelt und verklebt sind. Ein Team am HZB konnte die Schrift auf den Streifen teilweise sichtbar machen, ohne die Röllchen durch Aufwickeln zu beschädigen. Mit 3D-Röntgentomographie erstellten sie eine Datenkopie des Röllchens und verwendeten im Anschluss ein mathematisches Verfahren, um den Streifen virtuell zu entrollen. Das Verfahren wird auch in der Batterieforschung angewandt.
- Langzeittest zeigt: Effizienz von Perowskit-Zellen schwankt mit der JahreszeitAuf dem Dach eines Forschungsgebäudes am Campus Adlershof läuft ein einzigartiger Langzeitversuch: Die unterschiedlichsten Solarzellen sind dort über Jahre Wind und Wetter ausgesetzt und werden dabei vermessen. Darunter sind auch Perowskit-Solarzellen. Sie zeichnen sich durch hohe Effizienz zu geringen Herstellungskosten aus. Das Team um Dr. Carolin Ulbrich und Dr. Mark Khenkin hat Messdaten aus vier Jahren ausgewertet und in der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials vorgestellt. Dies ist die bislang längste Messreihe zu Perowskit-Zellen im Außeneinsatz. Eine Erkenntnis: Standard-Perowskit-Solarzellen funktionieren während der Sommersaison auch über mehrere Jahre sehr gut, lassen jedoch in der dunkleren Jahreszeit etwas nach. Die Arbeit ist ein wichtiger Beitrag, um das Verhalten von Perowskit-Solarzellen unter realen Bedingungen zu verstehen.
- Natrium-Ionen-Batterien: Neuer Speichermodus für KathodenmaterialienBatterien funktionieren, indem Ionen zwischen zwei chemisch unterschiedlichen Elektroden gespeichert und ausgetauscht werden. Dieser Prozess wird Interkalation genannt. Bei der Ko-Interkalation werden dagegen sowohl Ionen als auch Lösungsmittelmoleküle in den Elektrodenmaterialien gespeichert, was bisher als ungünstig galt. Ein internationales Team unter der Leitung von Philipp Adelhelm hat nun jedoch gezeigt, dass die Ko-Interkalation in Natrium-Ionen-Batterien mit den geeigneten Kathodenmaterialien funktionieren kann. Dieser Ansatz bietet neue Entwicklungsmöglichkeiten für Batterien mit hoher Effizienz und schnellen Ladefähigkeiten. Die Ergebnisse wurden in Nature Materials veröffentlicht.