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.
- Neue Methode zeigt, wie molekulare Schalter von ihren Nachbarn beeinflusst werdenForschende der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB) können erstmals direkt erkennen, wie die Umgebung eines molekularen Schalters dessen elektronische Struktur beeinflusst. Molekulare Schalter sind Moleküle, die sich durch äußere Einflüsse wie Temperaturänderungen zwischen zwei Zuständen umschalten lassen – ähnlich einem Schalter mit den Positionen „An“ und „Aus“. Solche Moleküle werden als mögliche Bausteine für künftige Datenspeicher oder Sensormaterialien erforscht. Mit Hilfe der magnetischen Terahertz-Spektroskopie an BESSY II konnten die Forschenden nun erstmals unterscheiden, ob benachbarte Moleküle in einem Material gleich oder anders geschaltet sind. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift „Angewandte Chemie International Edition“ erschienen.
- 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.
- 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.