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)<sub>3</sub>). Die Phasen&uuml;bergangstemperatur der Jod-reichen Mischkristalle sinkt mit steigendem Jod-Gehalt.

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.

(sz)


Das könnte Sie auch interessieren

  • Unkonventionelle Piezoelektrizität in ferroelektrischem Hafnium
    Science Highlight
    26.02.2024
    Unkonventionelle Piezoelektrizität in ferroelektrischem Hafnium
    Hafniumoxid-Dünnschichten sind eine faszinierende Klasse von Materialien mit robusten ferroelektrischen Eigenschaften im Nanometerbereich. Während das ferroelektrische Verhalten ausgiebig untersucht wurde, blieben die Ergebnisse zu den piezoelektrischen Effekten bisher rätselhaft. Eine neue Studie zeigt nun, dass die Piezoelektrizität in ferroelektrischen Hf0,5Zr0,5O2-Dünnschichten durch zyklische elektrische Felder dynamisch verändert werden kann. Ein weiteres bahnbrechendes Ergebnis ist die Möglichkeit einer intrinsischen nicht-piezoelektrischen ferroelektrischen Verbindung. Diese unkonventionellen Eigenschaften von Hafnia bieten neue Optionen für den Einsatz in der Mikroelektronik und Informationstechnologie.
  • 14 Parameter auf einen Streich: Neues Instrument für die Optoelektronik
    Science Highlight
    21.02.2024
    14 Parameter auf einen Streich: Neues Instrument für die Optoelektronik
    Ein HZB-Physiker hat eine neue Methode entwickelt, um Halbleiter durch einen einzigen Messprozess umfassend zu charakterisieren. Der „Constant Light-Induced Magneto-Transport (CLIMAT)“ basiert auf dem Hall-Effekt und ermöglicht es, 14 verschiedene Parameter von negativen wie positiven Ladungsträgern zu erfassen. An zwölf unterschiedlichen Halbleitermaterialien demonstrierte nun ein großes Team die Tauglichkeit dieser neuen Methode, die sehr viel Arbeit spart. 
  • Natrium-Ionen-Akkus: wie Doping die Kathoden verbessert
    Science Highlight
    20.02.2024
    Natrium-Ionen-Akkus: wie Doping die Kathoden verbessert
    Natrium-Ionen-Akkus haben noch eine Reihe von Schwachstellen, die durch die Optimierung von Batteriematerialien behoben werden könnten. Eine Option ist die Dotierung des Kathodenmaterials mit Fremdelementen. Ein Team von HZB und Humboldt-Universität zu Berlin hat nun die Auswirkung von einer Dotierung mit Scandium und Magnesium untersucht. Um ein vollständiges Bild zu erhalten, hatten die Forscher*innen Messdaten an den Röntgenquellen BESSY II, PETRA III und SOLARIS gesammelt und ausgewertet. Sie entdeckten dadurch zwei konkurrierende Mechanismen, die über die Stabilität der Kathoden entscheiden.