Winter-Workshop “Microstructure Characterization and Modeling for Solar Cells”
© HZB
Vor winterlicher Kulisse am schönen Spitzingsee (Bayern) fand vom 22. bis 26.02.2015 im Rahmen des Helmholtz Virtuellen Instituts "Microstructure Control for Thin-Film Solar Cells" ein Workshop statt. The next winter workshop will be planned for 2017.
Eingeladene Gäste hielten Vorträge über die theoretischen Grundlagen zu Kornwachstum, quantitative Charakterisierung von Materialstruktur, Zusammenhänge zwischen Mikrostruktur und Bauelementfunktion von Solarzellen, Phasenfeldsimulationen von Kristallwachstum sowie lokal aufgelöster, elektrischer Charakterisierung von Defektdichten. Ergänzt wurde das Programm durch Beiträge zu Wachstumkontrolle von Dünnschichten mittels Röntgenbeugung, Analysen von strukturellen Defekten mittels verschiedener Methoden von der Millimeter- bis zur Subnanometerskala, Simulationen mittels Dichtefunktionaltheorie, Molekulardynamik und Phasenfeldtheorie von Punktdefekten, Dynamik struktureller Defekte und Kornwachstum, sowie zu makroskopischen, optoelektronischen Analysen von Materialsystemen und Solarzellen.
Der Winter-Workshop bot ausreichend Gelegenheit, um Diskussionen zu vertiefen und weitere Zusammenarbeiten zu planen. An zwei Nachmittagen wurden ausserdem eine Schneeschuhwanderung und Eisstockschiessen organisiert.
Die Projektpartner des Helmholtz Virtuellen Instituts "Microstructure Control for Thin-Film Solar Cells" nutzten die Gelegenheit, um in Arbeitsgruppen die strategische Ausrichtung zu schärfen und Vorbereitungen für die im Juni 2015 anstehende Zwischenevaluation des Helmholtz Virtuellen Instituts zu treffen.
Über das Helmholtz-Virtuelle Institut "Microstructure Control for Thin-Film Solar Cells"
Photovoltaische Bauelemente, die zur direkten Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität betrieben werden, sind in kurzer Zeit zu einer der wichtigsten „sauberen“ Energiequellen geworden. Die Optimierung von Dünnschichtsolarzellen für eine solche Anwendung bestand in Vergangenheit hauptsächlich aus systematischem Ausprobieren. Ein detailliertes Verständnis der Beziehungen zwischen Wachstumsprozessen, strukturellen Defekten, Eigenspannung und elektrischen Eigenschaften würden sich sehr positiv auf die Entwicklung dieser Bauelemente auswirken. In dem Helmholtz-Virtuellen-Institut wird die Bildung struktureller Defekte und Eigenspannung während des Wachstums von Dünnschichtschichtsolarzellen durch Kombination verschiedener Experiment- und Simulationstechniken untersucht.
Die Virtuellen Institute werden mit jährlich bis zu 600.000 Euro über drei bis fünf Jahre aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft gefördert. Dazu kommen Eigenmittel der Partner
Gefördert von der Helmholtz Gemeinschaft
Leitendes Zentrum: Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Beteiligte Partner: HZB, TU Berlin, FU Berlin, TU Darmstadt, University of Oxford (UK), ETH Zürich (Schweiz), SuperStem (UK)
Sprecher: Prof. Dr. Susan Schorr, HZB
Laufzeit: Nov. 2012 bis Okt. 2017
- Zwei Humboldt-Fellows am HZBZwei junge Wissenschaftler sind zurzeit als Humboldt-Postdoktoranden am HZB tätig. Kazuki Morita bringt seine Expertise in Modellierung und Datenanalyse in die Solarenergieforschung im Team von Prof. Antonio Abate ein. Qingping Wu ist Experte für Batterieforschung und arbeitet mit Prof. Yan Lu zusammen an Lithium-Metall-Batterien mit hoher Energiedichte.
- Weniger ist mehr: Warum ein sparsamer Iridium-Katalysator so gut funktioniertFür die Produktion von Wasserstoff mit Elektrolyse werden Iridiumbasierte Katalysatoren benötigt. Nun zeigt ein Team am HZB und an der Lichtquelle ALBA, dass die neu entwickelten P2X-Katalysatoren, die mit nur einem Viertel des Iridiums auskommen, ebenso effizient und langzeitstabil sind wie die besten kommerziellen Katalysatoren. Messungen an BESSY II haben nun ans Licht gebracht, wie die besondere chemische Umgebung im P2X-Kat während der Elektrolyse die Wasserspaltung befördert.
- Batterieforschung mit dem HZB-RöntgenmikroskopUm die Kapazität von Lithiumbatterien weiter zu steigern, werden neue Kathodenmaterialien entwickelt. Mehrschichtige lithiumreiche Übergangsmetalloxide (LRTMO) ermöglichen eine besonders hohe Energiedichte. Mit jedem Ladezyklus wird jedoch ihre Kapazität geringer, was mit strukturellen und chemischen Veränderungen zusammenhängt. Mit Röntgenuntersuchungen an BESSY II hat nun ein Team aus chinesischen Forschungseinrichtungen diese Veränderungen erstmals experimentell mit höchster Präzision vermessen: Mit dem einzigartigen Röntgenmikroskop konnten sie morphologische und strukturelle Entwicklungen auf der Nanometerskala beobachten und dabei auch chemische Veränderungen aufklären.