Besonders d\u00fcnne Solarzellen mit einem 3D-Drucker herstellen, aus nachhaltigen Materialien und pr\u00e4zise bis auf den Nanometer: Daran forscht Prof. Dr. Julien Bachmann, Lehrstuhl f\u00fcr Chemistry of Thin Film Materials an der FAU. <\/p>\n\n\n\n
F\u00fcr sein Projekt erh\u00e4lt er nun den ERC Proof of Concept Grant. Der ERC Proof of Concept Grant wird an Forschende vergeben, die bereits einen ERC Grant erhalten haben und nun ausloten, wie ihre Ergebnisse in der Praxis \u00f6konomischen oder sozialen Mehrwert bringen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n
In seiner fr\u00fcheren Forschung konnte Prof. Bachmann zeigen, wie die Oberfl\u00e4chenstruktur der Halbleiter auf kleinster Ebene die Effizienz der Solarzellen beeinflusst. Mit einem hochaufl\u00f6senden 3D-Drucker, der auf 0,000001 Millimeter genau ist, will er nun systematisch austesten, bei welche Oberfl\u00e4chengestaltung der Halbleiter am leistungsf\u00e4higsten ist. F\u00fcr den Einsatz nachhaltiger Materialien im Bereich der erneuerbaren Energien ist diese Optimierung notwendig.<\/p>\n\n\n\n
Bisher wurden Halbleiter, die in Solarzellen f\u00fcr den Stromfluss verantwortlich sind, zum Beispiel aus Silicium hergestellt. Deren Herstellungsverfahren ist jedoch unflexibel und ben\u00f6tigt viel Energie und Ausgangsmaterialien. F\u00fcr eine umweltfreundlichere L\u00f6sung sollen vor allem nachhaltige Materialien verwendet werden k\u00f6nnen, die zum Beispiel in Wandfarbe oder Wimperntusche eingesetzt werden. Doch die gedruckten Solarzellen zeigten sich bisher weniger effizient als die aus konventioneller Herstellung. Grund daf\u00fcr ist die auf Nano-Ebene unkontrollierte Oberfl\u00e4chenstruktur der Materialien. In einem fr\u00fcheren Projekt untersuchte Prof. Bachmann, wie man die Oberfl\u00e4chenstruktur der Materialien gezielt geometrisch gestalten kann, um die Effizienz der Solarzellen zu steigern. Um diese Erkenntnisse nun systematisch auszutesten, verfolgt Prof. Bachmann einen Prototyping-Ansatz: Mit dem hochaufl\u00f6senden 3D-Drucker will er schnell verschiedene Prototypen herstellen, dabei unkompliziert einzelne Faktoren ver\u00e4ndern und sich so \u2013 \u00e4hnlich wie beim 3D-Druck in der Industrie \u2013 mit minimalem Aufwand zur besten Version hinarbeiten.<\/p>\n\n\n\n
\u00a9 fau.de \/ Prof. Dr. Julien Bachmann | F\u00fcr den pr\u00e4zisen 3D-Druck hat das Team den 3D-Druck in Atomlagen entwickelt. Die Atome werden dabei einzeln auf die Oberfl\u00e4che aufgetragen.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
F\u00fcr den pr\u00e4zisen 3D-Druck hat das Team den 3D-Druck in Atomlagen (Engl. \u201eAtomic-layer additive manufacturing\u201c, ALAM) entwickelt. Statt wie bei den konventionellen Methoden auf Silicium-Basis zuerst eine Grundform herzustellen und anschlie\u00dfend \u00fcbersch\u00fcssiges Material abzutragen, wird der Halbleiter hier direkt in die gew\u00fcnschte Form gedruckt. Das spart Material. Um aber bis auf 0,000001 Millimeter pr\u00e4zise zu drucken, werden in ALAM die Atome einzeln von zu diesem Zweck gestalteten Molek\u00fclen auf die Oberfl\u00e4che geliefert und aufgetragen.<\/p>\n\n\n\n
ALAM wurde von Prof. Bachmanns Lehrstuhl f\u00fcr Chemistry of Thin Materials an der FAU gemeinsam mit der Slowakischen Akademie der Wissenschaften, der Technischen Universit\u00e4t D\u00e4nemark und dem Startup-Unternehmen \u201eAtlant 3D Nanosystems\u201c zun\u00e4chst unabh\u00e4ngig von der Entwicklung von Solarzellen entwickelt.<\/p>\n\n\n\n
Dieses Verfahren soll nun im kommenden Projekt f\u00fcr die Herstellung von D\u00fcnnschichtsolarzellen getestet werden. Daf\u00fcr m\u00f6chte Prof. Bachmann den ALAM-Prototyp-Drucker optimieren und umbauen, um flexibel unterschiedliche Materialien \u2013 die f\u00fcr die Herstellung des Halbleiter-Aufbaus notwendig sind \u2013 aufeinander drucken zu k\u00f6nnen. So sollen verschiedene Solarzell-Prototypen mit unterschiedlichen Oberfl\u00e4chenstrukturen hergestellt und anschlie\u00dfend auf ihre Leistungsf\u00e4higkeit getestet werden. Ziel ist eine schnelle Entwicklung einer nachhaltigen und effizienten Alternative zu konventionellen Solarzellen. Die Ergebnisse k\u00f6nnten den Ausbau der erneuerbaren Energien unterst\u00fctzen und die Abh\u00e4ngigkeit von Silicium, das auch f\u00fcr Mikrotechnik in Smartphones und Computern eingesetzt wird, bei der Herstellung von Solarzellen reduzieren. \u201eDer normalgro\u00dfe 3D-Druck hat die Herstellung und Weiterentwicklung von Prototypen in der Industrie revolutioniert. Die ALAM-Technik k\u00f6nnte eine solche Revolution auf Nanoebene bedeuten. Viel mehr Wirtschaftsakteure k\u00f6nnten damit Teile und Ger\u00e4te auf Mikro- und Nanoebene selbst herstellen\u201c, erkl\u00e4rt Prof. Bachmann<\/p>\n\n\n\n
ERC Proof of Concept<\/h5>\n\n\n\n
\u201eWir freuen uns sehr, dass regelm\u00e4\u00dfig Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an der FAU mit ERC Grants ausgezeichnet werden. Besonders stolz bin ich, dass Prof. Dr. Julien Bachmann als erster Wissenschaftler an der FAU den ERC Proof of Concept Grant erhalten hat. Das spricht einmal mehr daf\u00fcr, dass an der FAU nicht nur jeden Tag exzellente Forschungsarbeit geleistet wird, sondern dass wir mit den Ergebnissen auch zu einem gesellschaftlichen Mehrwert beitragen\u201c, gratuliert Prof. Dr. Joachim Hornegger.<\/p>\n\n\n\n
\u201eEs macht mich stolz, dass unsere bayerischen Universit\u00e4ten beim Einwerben von F\u00f6rdermitteln des Europ\u00e4ischen Forschungsrats traditionell sehr erfolgreich sind. Die ERC Grants sind ein Markenzeichen f\u00fcr die wissenschaftliche Exzellenz einer Universit\u00e4t auf internationaler Ebene und in der Wissenschaftswelt eine renommierte Auszeichnung. Von den heute vergebenen Proof of Concept Grants gehen drei nach Bayern. Ich gratuliere Herrn Professor Dr. Julien Bachmann und der Friedrich-Alexander-Universit\u00e4t Erlangen-N\u00fcrnberg und w\u00fcnsche ihnen f\u00fcr ihr Projekt alles Gute\u201c, so Wissenschaftsminister Bernd Sibler.<\/p>\n\n\n\n
Der Europ\u00e4ische Forschungsrat (ERC) f\u00f6rdert als bahnbrechend und exzellent bewertete Forschungsvorhaben. Anders als die ERC Main Grants (Starting, Consolidator, Advanced und Synergy Grant) geht es beim ERC Proof of Concept Grant allerdings nicht um Projekte aus der Grundlagenforschung. Die F\u00f6rderlinie richtet sich an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die bereits einen ERC Grant erhalten haben, und ihre Ergebnisse nun zur praktischen Anwendung bringen und auf kommerziellen und sozialen Mehrwert pr\u00fcfen m\u00f6chten. <\/p>\n\n\n\n
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