Maria Skłodowska-Curie-Postdoc-Stipendium für Artem Musiienko
Mit dem Maria Skłodowska Curie Postdok-Stipendium will Artem Musiienko am HZB bleifreie Perowskit-Solarzellen untersuchen und ihren Wirkungsgrad verbessern. © F. Krawatzek /HZB
Dr. Artem Musiienko hat ein renommiertes Maria Skłodowska-Curie-Postdoktorandenstipendium erhalten. Er wird damit am HZB in der Gruppe von Prof. Antonio Abate sein Projekt HyPerGreen vorantreiben, mit dem er die Effizienz von bleifreien Perowskit-Solarzellen auf über 20 % steigern will.
Musiienko hat 2018 an der Karls-Universität Prag zu einem Thema aus der Halbleiterphysik promoviert und war im Anschluss dort als wissenschaftlicher Mitarbeiter tätig. 2020 wechselte er an das HZB-Institut für Silizium-Photovoltaik, wo er unter anderem Defekte in Halogenid-Perowskiten untersuchte. Damit hat er erheblich zu den enormen Wirkungsgradsteigerungen von Perowskit-Solarzellen beigetragen, für die das HZB inzwischen international bekannt ist.
"Diese hocheffizienten Halogenid-Perowskite enthalten allerdings geringe Mengen an Blei, einem giftigen Schwermetall, das nicht in die Umwelt gelangen darf“, sagt Musiienko. Doch Blei lässt sich durch Zinn ersetzen, das nachweislich nicht bioverfügbar und damit unschädlich ist. Bisher sind jedoch Wirkungsgrade und Stabilität von Zinn-Perowskit-Solarzellen sehr viel geringer im Vergleich. Musiienko plant nun in seinem Projekt HyPerGreen, die Zinn-Perowskit-Solarzellen deutlich zu verbessern und die Mechanismen zu erforschen, die den Ladungstransport im Volumen und an der Grenzfläche dieser Materialien begrenzen.
Musiienko wird dazu die neuartige Photo-Hall-Methode nutzen, die er kürzlich am HZB entwickelt hat. "Wir patentieren diese Methode derzeit gemeinsam mit dem HZB", sagt er. Die Methode basiert auf einer Kombination von Magnetfeld und Licht und ermöglicht es, Ladungstransportparameter und limitierende Faktoren des Materials zu erforschen, die bisher nicht zugänglich waren. Sein Ziel ist ehrgeizig: Er strebt Wirkungsgrade von über 20 % an, ein großer Schritt nach vorn gegenüber dem derzeitigen Rekord von 14,6 % (1).
(1): Aktueller Wirkungsgradrekord für Zinn-Perowskit-Solarzellen: Jiang, X. et al. J. Am. Chem. Soc. 143 (29), 10970-10976 (2021))
- Nanosilber als Elektrokatalysator für die CO₂-VerwertungDurch Elektrolyse lässt sich CO2 zu CO reduzieren, einem Ausgangsstoff für weitere chemische Produkte wie beispielsweise Kraftstoffe. Im Rahmen des GreenQUEST-Projekts hat ein internationales Team um den HZB-Chemiker Prashanth Menezes Katalysatorschichten aus Silbernanopartikeln systematisch untersucht und dabei sowohl die Partikelgröße als auch deren Dichte variiert. Die beste Ausbeute wurde mit Nanopartikeln mit Durchmessern von etwa 10 nm erzielt, die locker verteilt waren. Darüber hinaus zeigten sie, wie sich die Wirtschaftlichkeit der elektrochemischen Zelle durch eine zusätzliche chemische Reaktion an der Anode verbessern lässt, indem gleichzeitig wertvolle Ameisensäure, Wasserstoff und CO erzeugt wird.
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- 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.