{"id":105927,"date":"2025-03-22T03:02:00","date_gmt":"2025-03-22T02:02:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=105927"},"modified":"2025-03-21T18:03:16","modified_gmt":"2025-03-21T17:03:16","slug":"fau-team-beschleunigt-vorhersagen-fuer-umweltfreundliche-und-kostenguenstige-materialien-fuer-solarzellen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/fau-team-beschleunigt-vorhersagen-fuer-umweltfreundliche-und-kostenguenstige-materialien-fuer-solarzellen\/","title":{"rendered":"FAU-Team beschleunigt Vorhersagen f\u00fcr umweltfreundliche und kosteng\u00fcnstige Materialien f\u00fcr Solarzellen"},"content":{"rendered":"\n
Sogenannte Perowskit-Zellen k\u00f6nnten schon bald eine Alternative zu Silizium-Solarzellen bieten. Nicht nur, weil diese Halbleiter g\u00fcnstiger herzustellen sind. Sie zeichnen sich auch durch einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Defekttoleranz aus. <\/p>\n\n\n\n
Das hei\u00dft, ihre Leistung wird trotz Fehlern in der Kristallgitterstruktur kaum gemindert. Ein Nachteil ist jedoch, dass Perowskit-Solarzellen Blei enthalten. In ihrer aktuellen Studie haben Forscherinnen und Forscher des FAU-Profilzentrums Solar Kriterien f\u00fcr Defekttoleranz entwickelt, um die Suche nach umweltfreundlichen Halbleiterverbindungen zu beschleunigen.<\/p>\n\n\n\n
Blei-Halogenid-Perowskitzellen funktionieren nach einem \u00e4hnlichen Prinzip wie klassische Solarzellen. Ihre Entwicklung ist in den vergangenen 15 Jahren rasant vorangeschritten. Einzelzellen erreichen heute Wirkungsgrade von \u00fcber 26 Prozent. Im Vergleich zu Silizium-Zellen ist ihr Herstellungsprozess deutlich einfacher: Sie haben eine polykristalline Struktur und lassen sich bei Raumtemperatur aus der Fl\u00fcssigphase verarbeiten: gedruckt oder in d\u00fcnnen Schichten auf Substrate aufgespr\u00fcht. Klassische Solarzellen basieren dagegen auf Silizium-Halbleitern, die jeweils aus einem einzigen, nahezu perfekten Kristall in mehreren Prozessschritten bei extrem hohen Temperaturen energieintensiv gez\u00fcchtet und dann in Wafer \u201ezerschnitten\u201c werden m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n
\u201eDie Entdeckung von Blei-Halogenid-Perowskit kann man nur als Gl\u00fccksfall bezeichnen. Denn das Material ist von sich aus defekttolerant. Ideal w\u00e4re, das Blei zu ersetzen. Deshalb w\u00fcrde eine Vorhersage, welche Materialverbindungen defekttolerant sein k\u00f6nnten, entscheidende Fortschritte bringen\u201c, erkl\u00e4rt Wolfgangen Hei\u00df, Professor am Energie Campus N\u00fcrnberg. Im interdisziplin\u00e4ren Forschungsprojekt, an dem zwei weitere seiner Kollegen beteiligt sind, vereinen sich Materialwissenschaft, Defektcharakterisierung und computergest\u00fctzte Modellierung in der theoretischen Chemie. Gemeinsames Ziel ist, verl\u00e4ssliche Vorhersagen zu umweltfreundlichen Materialien zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n
Unter Defekttoleranz verstehen die FAU-Forschenden, die F\u00e4higkeit von Halbleiterstrukturen trotz Kristallisationsfehlern ihre optoelektronischen Eigenschaften zu bewahren. Dabei geht es Ihnen auch darum, den Einfluss vorhandener Defekte auf die Lebensdauer von Ladungstr\u00e4gern zu minimieren.<\/p>\n\n\n\n
Verl\u00e4ssliche Vorhersagen<\/h4>\n\n\n\n
Theoretische Vorhersagen gibt es zwar. Aber sie sind rechenintensiv und nur f\u00fcr wenige Halbleiter vorhanden, und sie entsprechen oft nicht den experimentellen Bedingungen. \u201eUnser Forschungsansatz kombiniert von Anfang an Theorie und Experiment interdisziplin\u00e4r, so dass beide Methoden Hand in Hand gehen. Das erm\u00f6glicht eine ganzheitliche Interpretation der Ergebnisse und er\u00f6ffnet gleichzeitig neue Wege, um vielversprechende neue Halbleiterverbindungen f\u00fcr D\u00fcnnschicht-Solarzellen zu finden\u201c, stellt Hei\u00df\u2019 beteiligter Kollege Bernd Mayer, Professor f\u00fcr Computational Chemistry, fest. Dabei werden experimentelle Methoden, die das Einfangen von Ladungstr\u00e4gern in Defekten charakterisieren, mit Berechnungen aus der theoretischen Chemie verglichen.<\/p>\n\n\n\n
Inzwischen stehen vielversprechende Materialien f\u00fcr defekttolerante Halbleiter zur Diskussion. Die in Frage kommenden Kandidaten m\u00fcssen noch weiter untersucht und experimentell verifiziert werden. Sollten sich ihre Eigenschaften best\u00e4tigen, k\u00f6nnten sie eine Grundlage f\u00fcr eine bleifreie und damit umweltfreundliche Photovoltaik bilden.<\/p>\n\n\n\n
\u201eVerbraucher k\u00f6nnten von kosteng\u00fcnstigeren und langlebigeren Solarzellen profitieren, was die Energiewende voranbringen und nachhaltige Alternativen zur Stromerzeugung unterst\u00fctzen k\u00f6nnte. Da die neuen Materialien druckbar, leichtgewichtig und flexibel in der Form sind, k\u00f6nnen sie besser an verschiedene Anwendungen und Bed\u00fcrfnisse angepasst werden\u201c, beschreibt Maria Hammer, Managing Director des Energie Campus N\u00fcrnberg und des Nurembeg Campus of Technology, die Vorteile.<\/p>\n\n\n\n