Royal Society of Chemistry würdigt HZB-Beitrag über hybride Perowskit-Strukturen
Das Phasendiagramm beschreibt die Temperatur-Struktur-Beziehung der Hybrid-Perowskit-Verbindung mit gemischten Haliden (MAPb(I,Br)3). Die Phasenübergangstemperatur der Jod-reichen Mischkristalle sinkt mit steigendem Jod-Gehalt. © RSC Advances
Anlässlich des 10. Geburtstags hat die Fachzeitschrift RSC Advances der Royal Society of Chemistry (RSC) die Publikation eines HZB-Teams für ihre Jubiläumszusammenstellung ausgewählt. Die Arbeit aus dem HZB gilt als einer der bedeutendsten Beiträge der letzten Jahre im Bereich Solarenergie. Die ausgewählten 23 Publikationen seien sehr häufig zitiert oder heruntergeladen worden und böten einen wertvollen Vorteil für die weitere Forschung, heißt es in der Begründung der Zeitschrift.
Im Mittelpunkt der Publikation steht die systematische Charakterisierung von Hybrid-Perowskiten mit gemischten Haliden (MAPb(I,Br)3). Die Mischkristall-Proben wurden mittels einer lösungsbasierten Synthesemethode in Pulverform hergestellt. Das Forschungsteam aus der Abteilung „Struktur und Dynamik von Energiematerialien“ (SE-ASD) zeigte, dass die Kristallstruktur der Mischkristall-Verbindungen abhängig von der Temperatur ist.
Das Material durchläuft verschiedene Phasenübergänge und bildet dabei in Abhängigkeit von der Temperatur und der chemischen Zusammensetzung eine tetragonale oder kubische Perowskit-Struktur aus. Nun ist für diese Mischkristallreihe erstmals ein umfassendes Phasendiagramm erstellt worden, das die Temperatur-Struktur-Beziehung beschreibt. Dabei zeigte sich, dass die Phasenübergangstemperatur der Jod-reichen Mischkristalle mit steigendem Jod-Gehalt sinkt und damit die kubische Perowskit-Struktur bei Raumtemperatur stabilisiert wird.
Für die temperaturabhängigen in-situ Experimente nutzte das HZB-Team die Diffraction-Endstation der KMC-2-Beamline an BESSY II. Ergänzend bestimmte es auch die Bandlückenenergie und untersuchte die optoelektronischen Eigenschaften dieser Perowskit-Verbindungen (u.a. mit Photolumineszenz-Spektrokopie).
Die Ergebnisse führten zu einer grundlegenden strukturellen Charakterisierung dieser Perowskit-Verbindungen. Auch wenn die Untersuchung auf Pulvermaterialien basierte, sind die gewonnenen Erkenntnisse über das temperaturabhängige Verhalten dieser hybriden Halid-Perowskite auch für Dünnschichtmaterialien interessant, da sich daraus Absorber für Dünnschicht-Solarzellen herstellen lassen.
Die Publikation wurde von Frederike Lehmann im Rahmen ihrer Doktorarbeit in der Graduiertenschule HyPerCell erstellt. Die Betreuerinnen ihrer Arbeit waren Prof. Dr. Susan Schorr und Dr. Alexandra Franz aus der HZB-Abteilung „Struktur und Dynamik von Energiematerialien“ sowie Prof. Dr. Andreas Taubert von der Universität Potsdam. „Die Publikation war eine tolle Teamleistung und wir freuen uns, dass uns die RSC ausgewählt hat“, sagt Susan Schorr.
Hier finden Sie die alle Beiträge der Jubiläumskollektion.
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Darüber hinaus wurde der Europäische Innovationspreis Synchrotronstrahlung 2025 an Prof. Tim Salditt (Georg-August-Universität Göttingen) sowie an die Professoren Danny D. Jonigk und Maximilian Ackermann (beide, Universitätsklinikum der RWTH Aachen) verliehen. - Gute Aussichten für Zinn-Perowskit-SolarzellenPerowskit-Solarzellen gelten weithin als die Photovoltaik-Technologie der nächsten Generation. Allerdings sind Perowskit-Halbleiter langfristig noch nicht stabil genug für den breiten kommerziellen Einsatz. Ein Grund dafür sind wandernde Ionen, die mit der Zeit dazu führen, dass das Halbleitermaterial degradiert. Ein Team des HZB und der Universität Potsdam hat nun die Ionendichte in vier verschiedenen Perowskit-Halbleitern untersucht und dabei erhebliche Unterschiede festgestellt. Eine besonders geringe Ionendichte wiesen Zinn-Perowskit-Halbleiter auf, die mit einem alternativen Lösungsmittel hergestellt wurden – hier betrug die Ionendichte nur ein Zehntel im Vergleich zu Blei-Perowskit-Halbleitern. Damit könnten Perowskite auf Zinnbasis ein besonders großes Potenzial zur Herstellung von umweltfreundlichen und besonders stabilen Solarzellen besitzen.
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