Das Forschungszentrum

Solarzellen in der Forschung

Solarzellen der nächsten Generation werden bei uns entwickelt. Bild: HZB

Materialien für eine nachhaltige Energieversorgung

Die HZB-Wissenschaft untersucht grundlegende physikalische Effekte in Materialien, und sie entwickelt Technologien zu ihrer Herstellung. Im Fokus stehen Materialien zur Energieumwandlung (Solarzellen) und -speicherung (solare Brennstoffe, Batterien) sowie Quantenmaterialien, die für neuartige, energieeffiziente Informationstechnologien relevant sein können. Auch Katalysatormaterialien, zum Beispiel für die künstliche Photosynthese oder Prozesse zur CO2-Umwandlung werden am HZB entwickelt.  


BESSY II bei Nacht, © euroluftbild.de/Robert Grahn

Infrastrukturen und Instrumente

Für diese Forschung betreibt das HZB moderne Laboratorien, Infrastrukturen und Instrumente. Viele stehen nicht nur den Wissenschaftlern des HZB zur Verfügung, sondern zugleich einer nationalen und internationalen Forschungscommunity.

Die am meisten genutzte Infrastruktur ist der Elektronenspeicherring BESSY II, ein Teilchenbeschleuniger, der eine spezielle Art von Röntgenstrahlung liefert. Sie wird als Synchrotronstrahlung bezeichnet.

Die Strahlung lässt sich über einen großen Energiebereich einstellen. Der Schwerpunkt von BESSY II liegt auf weicher Röntgenstrahlung. Damit ist BESSY II so optimiert, dass es für die Energieforschung perfekt nutzbar ist. Der Grund: der Wellenlängenbereich der weichen Röntgenstrahlung ist besonders gut geeignet, um Materialeffekte und die Bewegung von Ladungsträgern in dünnen Schichten von Solarzellen, solaren Brennstoffen, Katalysatoren und Speichern zu erkennen.

BESSY II für die Forschungscommunity

BESSY II@HZB kann jedoch mehr. Es bietet die experimentelle Infrastruktur für eine fachlich breit aufgestellte Forschungscommunity im Bereich der kondensierten Materie (Erforschung fester und flüssiger Stoffe). Besonders die Mikroskopie- und Spektroskopie-Instrumente sind hoch geschätzt, ebenso die Stationen für die Proteinstrukturanalyse, die vor allem Biologen und Medizin-Forscher anziehen.

Die Möglichkeiten des Femtoslicing - eine bestimmte Methode des zeitaufgelösten Messens - sind sogar einzigartig. BESSY II genießt in der Forschungscommunity einen sehr guten Ruf, insbesondere wegen seiner Zuverlässigkeit und des hohen Outputs an Forschungsergebnissen. Jährlich gibt es etwa 3.000 Besuche von Nutzerinnen und Nutzern an BESSY II. Sie kommen aus 28 Ländern.

Das HZB in der Helmholtz-Gemeinschaft

Das HZB ist eines von 19 Forschungszentren, die sich in der Helmholtz-Gemeinschaft zusammengeschlossen haben. Die Zentren der Helmholtz-Gemeinschaft führen ihre Forschungs- und Entwicklungsarbeit seit 2001 in den Programmen der sechs Helmholtz-Forschungsbereiche zusammen. Sie sind die Grundlage für die Finanzierung und Evaluierung).

Die Programme und ihre wissenschaftlichen Fragestellungen sind in Einheiten zerlegt, die als Topics (Programmthemen) bezeichnet werden. Mit jeder Förderperiode, alle fünf Jahre, werden die Forschungsprogramme justiert oder neue Programme aufgelegt. Diese werden durch internationale Experten begutachtet. Ein Wettbewerb findet zwischen den Topics und den Programmen statt (programmorientierte Förderung, POF). Das soll die Kooperation zwischen den beteiligten Zentren fördern.

In der Förderperiode 2015 bis 2019 (POF III) ist das HZB an sechs Programmen in den Helmholtz-Forschungsbereichen „Energie“ und „Materie“ beteiligt, in der POF IV wird der Forschungsbereich „Information“ hinzukommen.

Blick in die Zukunft

  • Des Synchrotron BESSY II ist unser Flaggschiff. Es arbeitet auf Hochtouren, und doch sind wir aktuell dabei, aus BESSY II BESSY VSR zu machen. VSR steht für variabler Synchrotronspeicherring. Variabel heißt, dass zukünftig Nutzerinnen und Nutzer an jeder Experimentierstation individuell einstellen können, ob sie für ihr Experiment lieber einen kurzen Röntgenblitz benötigen oder einen längeren.
  • Darüber hinaus arbeiten wir bereits an BESSY III, dem Berliner Synchron der nächsten Generation. Durch die enge Vernetzung und Zusammenarbeit mit unseren Partnern, wie die Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB), die Max-Planck-Gesellschaft sowie die Berliner und Potsdamer Universitäten, hat sich Berlin als Standort für die Forschung mit weicher Röntgenstrahlung etabliert. Wichtige Schwerpunkte wie zum Beispiel die Metrologie mit Synchrotronstrahlung sind hier aufgebaut worden.
  • Die Berliner Politik zeigt Flagge und hat in Adlershof einen möglichen Standort für ein Synchrotron BESSY III reserviert.

> Zukunftsprojekte