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Forschungsschwerpunkte / Forschungsziele

Die AG Physik der Solar-Energiekonversion von Prof. Goldschmidt forscht an den grundlegenden physikalischen Prozessen der Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie durch Solarzellen. Die Erkenntnisse werden genutzt, um konzeptionell neue Solarzellenstrukturen zu entwickeln und bestehende Konzepte zu verbessern. Die Arbeiten der AG umfassen die Herstellung, Charakterisierung und Modellierung von Perowskit-basierten Solarzellen.

Perowskite sind aus mehreren Gründen für die Photovoltaik sehr attraktiv: Das hohe Absorptionsvermögen ermöglicht fast vollständige Absorption des Sonnenlichts bei geringen Schichtdicken. Die Toleranz gegenüber Kristalldefekten erlaubt die Verwendung von im Vergleich zu anderen Halbleiter-Technologien einfachen Prozessen. Geringe Materialverbräuche und einfache Prozesse zusammen führen zu geringen Kosten in der Herstellung. Für eine breite Anwendung von Perowskiten in der Photovoltaik müssen allerdings mehreren Herausforderungen gelöst werden: Die Stabilität muss für mehr als 25 Jahren gewährleistet sein und hohe Wirkungsgrade müssen mit Materialien und Prozessen erreicht werden, die auch bei einer Photovoltaik-Industrie im Terawatt-Maßstab ausreichend verfügbar sind und keine anderen Umweltprobleme (z.B. Toxizität) mit sich bringen. Um diese Herausforderungen zu meistern, ist ein tiefgehendes Verständnis der physikalischen Prozesse innerhalb der Perowskite und an den Grenzflächen der Solarzelle unabdingbare Voraussetzung.

Unsere aktuellen Arbeitsschwerpunkte sind (i) hocheffiziente Perowskit-basierte Tandemsolarzellen (ii) graphitbasierte Perowskit-Solarzellen und (iii) Analysen von Potenzialen, Kostenstrukturen und Nachhaltigkeitsaspekten der Photovoltaik.

Perowskit-basierte Tandemsolarzellen versprechen aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades bei gleichzeitig geringen Materialverbräuchen in der Herstellung besonders niedrige Kosten und Ressourcenverbrauch. Graphit-basierte Solarzellen versprechen eine besonders gute Stabilität der Solarzellen.