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Bachelor-/Masterprojekte
Sie interessieren sich für unsere Forschung? Das freut uns! Ob Sie nun lieber Solarzellen selber herstellen möchten, an Messaufbauten tüfteln oder physikalische Prozesse simulieren, wir finden bestimmt das Richtige. Für mögliche Themen für Bachelor-, Master-, oder Staatsexamensarbeiten sprechen Sie uns gerne an.
Mögliche Bachelor/Master-Projekte:
Optimisation of Narrow Bandgap (NBG) Perovskite Solar Cells for Tandem Applications (Bachelor)
Project description
This project focuses on the optimisation of narrow bandgap (NBG) perovskite absorber layers for tandem solar cell applications. The goal is to fine-tune the composition, processing conditions, and post-treatments to achieve films with suitable bandgaps (1.2–1.3 eV), high crystallinity, and low non-radiative recombination. You will fabricate NBG perovskite films and characterise them using UV-Vis spectroscopy with Tauc plot analysis for optical bandgap determination, as well as PLQY and time-resolved photoluminescence to assess radiative efficiency and carrier lifetimes. Morphology and phase purity will be evaluated using microscopy and X-ray techniques. Promising absorber layers will be integrated into full solar cells, with device performance assessed through JV scans, EQE measurements, and stability testing. Simulations and experimental band alignment studies will be used to understand and optimise charge transport across interfaces.This work aims to advance the development of efficient, stable, and scalable NBG perovskite solar cells for next-generation tandem photovoltaics.
Skills Acquired
You will gain expertise in perovskite material science, particularly the synthesis and optimisation of NBG absorber layers. Hands-on skills in thin-film fabrication (e.g. spin coating, thermal annealing), and optical and electronic characterisation techniques including UV-Vis spectroscopy, Tauc plot analysis, PLQY, and time-resolved PL will be developed. You will also work with device characterisation tools such as JV and EQE, and apply modelling techniques for band alignment analysis. Throughout the project, you will strengthen your problem-solving, data analysis, and scientific communication skills, and gain experience working in a multidisciplinary research environment bridging materials science, physics, and engineering.
Contact person: Gülüsüm Babayeva
Zwischenschichten für stabile Voll-Perowskit-Tandem-Solarzellen (Bachelor/Master)
Beschreibung des Projekts
Tandem-Solarzellen, die vollständig auf Perowskit-Absorbern basieren, gehören zu den vielversprechendsten Photovoltaik-Technologien der nächsten Generation. Durch das Stapeln einer oberen Perowskit-Zelle mit breiter Bandlücke (zur Absorption energiereicher Photonen) über einer unteren Perowskit-Zelle mit schmaler Bandlücke (zur Absorption energieärmerer Photonen) können diese Bauelemente die Effizienzgrenze von Solarzellen mit einem Übergang überschreiten und theoretische Wirkungsgrade von bis zu 44 % erreichen. Eine zentrale Herausforderung bei der Herstellung von monolithischen (2-Terminal-) Tandem-Solarzellen ist die Integration von Zwischenschichten, die die beiden Unterzellen elektrisch und optisch verbinden, ohne die Stabilität oder Leistung zu beeinträchtigen. Diese Zwischenschichten müssen chemisch kompatibel sein, eine effiziente Ladungsrekombination ermöglichen und idealerweise eine skalierbare Herstellung unterstützen. Unsere Gruppe stellt sich dieser Herausforderung, indem sie vakuumbasierte Sputtertechniken zur Abscheidung ultradünner und robuster Zwischenschichten einsetzt. Zu diesem Zweck haben wir eine neue Vakuumabscheidungsanlage erworben. Im Rahmen dieses Projekts können Sie an der Inbetriebnahme mitwirken und sie anschließend für die Herstellung und Optimierung von Tandem-Zwischenschichten nutzen.
Hauptaufgaben
- Unterstützung bei der Inbetriebnahme des neuen Vakuum-Sputter-Coaters, einschließlich Kalibrierung, Fehlersuche und Einrichtung sicherer Betriebsverfahren.
- Entwicklung und Optimierung von Sputtering-Protokollen für verschiedene Zwischenschichtmaterialien (z. B. Metalloxide, Rekombinationskontakte, Pufferschichten).
- Integration gesputterter Zwischenschichten in Vollperowskit-Tandembauelemente und Bewertung ihrer Auswirkungen auf Leistung und Langzeitstabilität.
- Zusammenarbeit mit anderen Teammitgliedern bei der Herstellung und Charakterisierung vollständiger Tandemsolarzellen.Zu erwerbende Fähigkeiten
Am Ende des Projekts werden Sie wertvolle interdisziplinäre Erfahrungen an der Schnittstelle von Materialwissenschaft, Photovoltaik und Vakuumtechnik gesammelt haben, einschließlich eingehender Kenntnisse über optoelektronische Perowskit-Materialien und Grenzflächentechnik für Tandemsolarzellen. Neben praktischen Kenntnissen in der Bedienung und Wartung von Vakuumabscheidungssystemen, insbesondere Sputtern, haben Sie Erfahrung mit einer Reihe von Charakterisierungstechniken wie JV (Strom-Spannungs)-Messungen, EQE (externe Quanteneffizienz), Ellipsometrie und hyperspektraler Photolumineszenz-Bildgebung für ortsaufgelöste Materialqualität. Dies wird Ihnen helfen, experimentelle Routinen und Protokolle für die reproduzierbare Herstellung von Bauelementen zu entwickeln und dadurch Ihre wissenschaftlichen Kommunikations- und Präsentationsfähigkeiten in einem unterstützenden, kollaborativen Teamumfeld zu stärken.
Zielgruppe
Dieses Projekt eignet sich ideal für Master- und motivierte Bachelor-Studenten der Physik, Chemie, Materialwissenschaften, Elektrotechnik oder verwandter Fachrichtungen. Wir suchen hoch motivierte Personen, die bereits Erfahrung im Labor haben und gerne selbstständig experimentelle Aufgaben bearbeiten. Ein starkes Interesse an erneuerbaren Energien und praktischer Fertigung ist unerlässlich. Frühere Erfahrungen mit Vakuumsystemen oder der Abscheidung von Dünnschichten (z. B. Spin-Coating, Sputtern, Aufdampfen) sind von Vorteil.
Startdatum: Sommer 2025
Kontaktperson: Christopher Janas
Optimization of Hole Transport Layer (HTL) to improve the Efficiency and Stability in Perovskite Solar Cells (Bachelor/Master)
Project description
Perovskite solar cells (PSCs) have attracted significant attention in the field of photovoltaic research due to their remarkable power conversion efficiency and cost-effective fabrication processes. A critical component influencing the performance and stability of PSCs is the hole transport layer (HTL), which facilitates efficient charge extraction and transport while mitigating interfacial recombination losses. Conventional single-layer HTLs often exhibit limitations such as suboptimal energy level alignment, inadequate moisture resistance, and thermal instability, thereby constraining the overall efficiency and longevity of the device. To overcome these challenges, the integration of double-layer HTLs has emerged as a promising strategy. By combining two complementary materials, this approach enhances charge transport dynamics, optimizes interfacial energy alignment, and improves the environmental and thermal stability of PSCs. Consequently, double-layer HTLs hold significant potential for advancing the commercial viability and long-term operational stability of perovskite-based photovoltaic technologies.
The goal of this project is to investigate, optimize, and implement various hole transport layers (HTLs), including P3HT, NiOx, and PEDOT, within the structure of double-layer HTLs in perovskite solar cells. The aim is to enhance both the Power Conversion Efficiency (PCE) and the Operational Stability of these solar cells, contributing to their overall performance and durability.Skills Acquired
In this project, you will gain hands-on experience in the fabrication of perovskite solar cells using solution-based processing techniques. Furthermore, you will have the opportunity to engage in a comprehensive set of optoelectronic characterization methods, ranging from fundamental current-voltage (I-V) measurements to advanced techniques such as Photoluminescence Quantum Yield (PLQY), Photoluminescence (PL) imaging, and Time-Resolved PL (TRPL). Additionally, you will assess the long-term stability of the fabricated devices using our dedicated Aging Station, providing valuable insights into their degradation mechanisms and operational lifetime.
Contact person: Ali Reza Nazari Pour
Optimization of Interfaces in p-i-n Perovskite Solar Cells (Bachelor)
Project description
This project focuses on optimizing the interfaces in p-i-n perovskite solar cells to enhance their efficiency and stability. Interfaces play a critical role in selective charge extraction, recombination processes, and overall device efficiency. The study involves identifying and testing suitable interfacial materials to improve charge extraction and minimize recombination losses, while also employing advanced deposition methods, such as atomic layer deposition (ALD) to create smooth, defect-free interfaces. You will produce perovskite solar cells and use advanced characterization techniques such as photoluminescence and current-voltage measurements to evaluate the performance of the interfaces. Additionally, modeling and simulation will help in understanding charge dynamics and optimizing energy band alignment. Furthermore, the impact of the interfaces on long-term stability will be assessed. This work aims to provide valuable insights into the role of interfaces in perovskite solar cells and propose strategies for improving their performance, contributing to the advancement of scalable and sustainable photovoltaic technology.
Skills Acquired
During this thesis, a variety of skills will be acquired, including expertise in understanding the properties and behavior of perovskite and interfacial materials used in solar cell fabrication. Hands-on experience with thin-film deposition methods such as spin coating, thermal evaporation, and sputtering will be gained, alongside proficiency in advanced characterization techniques like time resolved and absolutely calibrated photoluminescence, as well as current-voltage measurements for evaluating material and device performance. Data analysis and computational modeling will be applied to study charge dynamics and optimize interfaces. Problem-solving and project management skills will be developed through experimental design and troubleshooting, while scientific communication will be refined through writing and presenting findings. Collaboration in a multidisciplinary environment will enhance the ability to integrate materials science, physics, and engineering for innovative solutions.
Contact person: Gülüsüm Babayeva