Wir stehen vor einer unserer größten Herausforderungen, wenn wir die
Energiewende bewerkstelligen wollen.
Und da wird die Photovoltaik eine sehr, sehr große Rolle spielen, denn
sie besitzt das größte Ausbaupotenzial.
Unsere Arbeit fokussiert sich vor allem auf die Erforschung neuartiger
Materialien für künftige Solarzellengenerationen.
Wenn wir Photovoltaik wirklich auf einer großen Skala herstellen
wollen, dann brauchen wir Prozesse, die schnell sind und die
energiearm sind.
Und dazu gehören die druckbaren Solarzellen, von denen die Perovskite
eine Variante sind.
Und so haben wir uns auf die Suche gemacht nach den mikroskopischen
Mechanismen, die die Perovskite-Solarzellen so besonders machen.
Solarzellen haben das Ziel, aus Sonnenlicht möglichst effizient
elektrischen Strom zu erzeugen.
In allen Solarzellen funktioniert das letztendlich dadurch, dass
Sonnenlicht absorbiert, also aufgenommen wird, und dann in diesem
Material in Ladungsträger umgewandelt wird und dann natürlich als
Strom genutzt werden kann.
Und bei den Perovskite-Solarzellen passiert das in einer sehr simplen
Schicht, die sehr einfach herzustellen ist, zum Beispiel in
Druckverfahren hier im Labor aus Lösungen, letztendlich aus Tinten.
Um jetzt zu verstehen, wie die Perovskite dieses Sonnenlicht in Strom
umwandeln und was sie so effizient macht, haben wir nach Messtechniken
gesucht, die auf kleinster mikroskopischer Skala die Eigenschaften der
Schichten untersuchen können.
Wir haben festgestellt, dass streifenartige Muster in diesem
Perovskite -Material sichtbar werden.
Und das, was wir dort gesehen haben, das konnten wir nicht so richtig
interpretieren.
Da kamen uns dann aber die Kollegen aus den Keramikwissenschaften zur
Hilfe, die Perovskite seit vielen Jahrzehnten erforschen und deswegen
sehr genau wussten, welche mikroskopischen Strukturen wir dort sehen.
Wir arbeiten seit ca.
20 Jahren mit perovskitischen Materialien hier am Institut, aber das
sind immer keramische Materialien und keine Materialien für die
Photovoltaik.
Wir verstehen was von Kristallstruktur, wir können Kristallstrukturen
beschreiben, abbilden und das macht jetzt ein Elektrotechniker
weniger.
Und das war eigentlich der Ansatz, wo wir sagen konnten, da können wir
euch helfen.
Wir können euch helfen, die Mikrostruktur eurer Materialien zu
charakterisieren und dann auch Rückschlüsse zu ziehen auf die
Eigenschaften.
Wir wissen, dass diese Streifen in Verbindung gebracht werden mit
elektrischen Feldern und diese elektrischen Felder dienen für die
Ladungsträger, die erzeugt werden in der Solarzelle, quasi als
Autobahn, um sie schnell zu den entsprechenden Elektroden zu
transportieren und damit eine hohe Effizienz zu erzeugen.
Unsere Messungen haben uns erlaubt herauszufinden, was die
Perovskitesolarzellen so besonders macht und dass die Streifen, die
eng mit der Kristallorientierung zusammenhängen, wichtige
Eigenschaften für die Effizienz der Solarzelle am Ende sein können.
Im Moment bestehen die perovskitischen Solarzellen aus Verbindungen,
die nicht sehr stabil sind.
Das heißt, unser Ziel ist jetzt, neue Verbindungen zu identifizieren,
die nicht nur eine reine Modifikation der gängigen
Perovskitesolarzellen sind, sondern ganz neue Materialien auf
keramischer Basis, die dann wesentlich stabiler sein sollten als die
bisherigen.
Der Erwin-Schrödinger-Preis zeichnet Forschung aus, die
interdisziplinär erfolgt.
Und das halte ich für sehr, sehr wichtig, weil das ist immer sehr
bequem, auf dem eigenen Gebiet zu forschen und man hat schöne
Ergebnisse.
Und natürlich, wenn jemand von außen auf die eigenen Ergebnisse
schaut, dann gibt es Fragen.
Man muss über Grenzen hinweg denken und das bringt einen letztlich auf
dem Forschungsfeld weiter.