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hzbEMIL • Watching the Secret Lives of Atoms

From Solar Cells to Green IT - New Materials for Energy Transition

authored 2 years ago:

Grenzflächendesign in Solarzellen

Eine Solarzelle ist im wahrsten Sinne des Wortes eine vielschichtige Angelegenheit - sie besteht aus verschiedenen Schichten, die verschiedene Funktionen erfüllen.

Das Herzstück einer Solarzelle ist die sogenannte Absorberschicht. Hier wird das einfallende Sonnenlicht in elektrische Ladungen umgewandelt. Klassischerweise besteht diese Schicht aus Silizium, in den Solarzellen der neuesten Generation wird Silizium jedoch durch eine oder mehrere Schichten anderer Materialien ersetzt.

Oberhalb und unterhalb der Absorberschicht befinden sich Kontakte, welche die generierten Ladungen als elektrischen Strom abführen. Der obere Kontakt muss zusätzlich transparent sein, damit das Sonnenlicht in die Absorberschicht gelangt.

Die gesamte Struktur wird stabilisiert von einem transparenten Fenster oben und einem Substrat unten, auf das die anderen Schichten aufgebracht werden.

Wie oben schon erwähnt, bestehen die Absorberschichten moderner Solarzellen oft aus mehreren Materialien. Hier ist es besonders wichtig, die Eigenschaften der Grenzflächen zwischen den verschiedenen Materialien zu kennen und zu optimieren. Eine große Herausforderung ist zum Beispiel, dass die entstehenden Ladungsträger tatsächlich bis zum elektrischen Kontakt gelangen und nicht vorher auf ihrem Weg durch Rekombination verschwinden.

Diesen und anderen Herausforderungen widmet sich die Nachwuchsgruppe Grenzflächendesign von Professor Marcus Bär. Mit EMIL können sie nun noch besser die Grenzflächen zwischen den verschiedenen Materialien untersuchen und deren Eigenschaften optimieren. Besonders freuen sich Professor Bär und seine Kollegen auf den breiten Energiebereich, der ihnen bei EMIL zur Verfügung stehen wird: "Über die Energie der Röntgenstrahlen von BESSY II können wir sehr genau die kinetische Energie der detektierten Photoelektronen einstellen und damit bestimmen, wie tief wir in unsere Proben schauen wollen." So können die Forscherinnen und Forscher bei EMIL den Geheimnissen der Grenzflächen auf die Spur kommen – Schicht für Schicht.