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.
- CIGS-Perowskit-Tandemzelle erreicht Rekordwirkungsgrad von 25,5 %Ein Berliner Team aus Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und Center for the Science of Materials Berlin (CSMB) an der Humboldt-Universität zu Berlin hat einen neuen Rekord für eine Tandemsolarzelle aufgestellt. Durch die Kombination einer CIGS-Halbleiterschicht mit Perowskit gelang es ihnen, 25,5 % des Sonnenlichts in elektrische Energie umzuwandeln. Der bisherige Rekord für diese Materialkombination und diese Zellgröße lag bei 24,6 %. Der neue Rekord wurde zertifiziert und ist in den Solar Cell Efficiency Tables (den „Green Tables“) zu finden, die als Nachschlagewerk für die weltweite Photovoltaik-Gemeinschaft gelten.
- Unordnung erzeugt neue Eigenschaften in VerbindungshalbleiternEin internationales Forschungsteam hat gezeigt, dass intrinsische Unordnung im Verbindungshalbleiter CuInSnS₄ genutzt werden kann, um dessen optische Eigenschaften zu beeinflussen. Optische Anregungen (Exzitonen) reagieren empfindlich auf die lokale Anordnung der Atome. Dabei zeigen sie überraschenderweise eine richtungsabhängige Reaktion, obwohl die durchschnittliche Kristallstruktur kubisch ist. Diese Erkenntnisse werfen ein neues Licht auf den Zusammenhang zwischen Unordnung und Materialeigenschaften und eröffnen neue Möglichkeiten für ein gezieltes „Unordnungs-Engineering“ in optoelektronischen und photokatalytischen Bauelementen.
- Perowskit-Solarzellen: Prognosen zur LangzeitstabilitätZuverlässige Aussagen über die Langzeitstabilität von Perowskit-Solarzellen sind nach wie vor schwierig. Welche Verfahren zur Prognostik von Langzeitstabilität aussagekräftig sind, und wo noch Forschungsbedarf besteht, zeigt nun eine neue Studie aus dem Team um Dr. Carolin Ulbrich im renommierten Fachjournal Joule.