Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mehr aus Licht herausholen – Hallenser erforschen Schnittstelle von Photonik und Photovoltaik

20.01.2015

Den Wirkungsgrad von Solarzellen durch neue Beschichtungen erhöhen und die optische Datenübertragung in der Mikroelektronik verbessern, das ist das Ziel des Zentrums für Innovationskompetenz ZIK SiLi-nano. Zum Jahresbeginn übergibt das Zentrum die Führung der Nachwuchsgruppe Light2Silicon an den Physiker Dr. Dominik Lausch vom Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP.

Während elektronische Schaltkreise in Mikro- und Leistungselektronik detailliert erforscht sind, besteht für die Integration von optischen Bauteilen noch Forschungsbedarf. Insbesondere die Umwandlung von Licht in elektrischen Strom und Mikro-Lichtquellen für optische Computer sind derzeit für die Wissenschaft interessant.


Mit Seltenerdmetallen dotierte Glaskeramiken für die up- und down-Konversion

© Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

Hier setzen die beiden Nachwuchsgruppen Light2Silicon und Silicon2Light in Halle an. In diesen bündeln das Institut für Physik der Universität Halle-Wittenberg, das Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik und das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM sowie das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP ihre Kompetenzen in angewandter und Grundlagenforschung an Bauelementen auf der Basis von Silizium.

Dafür werden sie seit 2009 mit 6,25 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt. »Durch die enge Verzahnung von universitären und außeruniversitären Forschungseinrichtungen gelingt eine beispiellose wissenschaftliche Durchdringung des Themas mit hohen Synergien«, sagt Professor Ralf B. Wehrspohn, Mitinitiator des Zentrums und Leiter des Fraunhofer IWM Halle.

Solarzellen sind mittlerweile eine ausgereifte Technik mit Wirkungsgraden über 20 Prozent. Um die Leistung weiter zu steigern, optimiert die Gruppe Light2Silicon die Einkapselungs-materialien mit Hilfe der sogenannten up- und down-Konversion. Dabei wird das einfallende Licht so verändert, dass es in den für Solarzellen nutzbaren Energiebereich verschoben wird.

Die Lichtausbeute und damit der Wirkungsgrad kann dadurch gesteigert werden, ohne die eigentliche Solarzelle zu modifizieren. Im Projekt werden optisch aktive Glaskeramiken durch geeignete Wahl des Aktivators, beispielsweise Seltenerdmetalle, für diese Anwendung angepasst. Sie sind im optischen Spektralbereich transparent und somit ideal geeignet. Neben der optischen Funktionalität der Glaskeramiken werden im Projekt auch ihre mechanischen Eigenschaften untersucht und verbessert.

Als wichtiges Ergebnis konnte Light2Silicon die Effektivität von verschiedenen Konversions-leuchtstoffen für Silizium-Solarzellen evaluieren. Bei der up-Konversion legten die Wissenschaftler das Hauptaugenmerk auf Neodym in Zirkonfluoridgläsern und darauf basierende Glaskeramiken. »Die Gruppe konnte so Neodym als bestes Material für die up-Konversion des in der Solarzelle nicht genutzten Anteils der Infrarotstrahlung identifizieren, während in der Literatur bisher meist Erbium für diesen Zweck favorisiert wurde«, fasst Lausch die Forschungsergebnisse zusammen.

»Die Erkenntnisse sind nicht nur wissenschaftlich wertvoll, sondern auch für weitere Anwendungen wie beispielsweise in der medizinischen Bildgebung bei Konversion von Röntgenlicht interessant«, so Lausch weiter. Lausch hat seit 1. Januar 2015 die Leitung über die Gruppe übernommen. Er ist promovierter Physiker und Teamleiter am Fraunhofer CSP in der Gruppe Siliziumwafer. Mit 31 Jahren kann er bereits mehr als 30 Fachpublikationen in wissenschaftlichen Journalen und mehrere Preise als bester Nachwuchswissenschaftler vorweisen.

Die Gruppe Silicon2Light arbeitet an einem elektrisch gepumpten, auf Silizium basierenden Laser mit durchstimmbarer Emissionswellenlänge. Eine solche Lichtquelle kann die auf Silizium basierenden elektronischen Chips revolutionieren, indem schnelle Lichtpulse anstelle der konventionellen langsameren Spannungspulse zur Kommunikation zwischen verschiedenen Bauelementen der Chips verwendet werden. Dies würde eine neue Generation ultraschneller Computerprozessoren erlauben.

Das ZIK-Programm ist Teil der Innovationsinitiative »Unternehmen Region«, mit dem die Bundesregierung leistungsstarke Forschungszentren in Ostdeutschland etablieren will.

Fraunhofer CSP
Steigende Energiepreise und die Verknappung fossiler Ressourcen sind treibende Faktoren bei der Entwicklung und Nutzbarmachung erneuerbarer Energiequellen. Am Fraunhofer-Institut für Silizium-Photovoltaik CSP wird daran geforscht, wie erneuerbare Energiequellen effizient genutzt werden können. Siliziumkristallisation, Solarmodultechnologien und Solarwaferfertigung sind Hauptthemenfelder des Instituts. So werden innovative Technologien zur Waferherstellung und Modulfertigung entwickelt und die neuesten Erkenntnisse aus der Forschung praxisnah umgesetzt. Das Fraunhofer CSP ist eine gemeinsame Einrichtung des Fraunhofer IWM und ISE.

Weitere Informationen:

http://www.sili-nano.de - Webseite des Zentrums für Innovationskompetenz
http://www.csp.fraunhofer.de - Webseite des Fraunhofer CSP

Clemens Homann | Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall
22.08.2017 | Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

nachricht Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten
21.08.2017 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

22.08.2017 | Physik Astronomie

Forscher beschreiben neuartigen Antikörper als möglichen Wirkstoff gegen Alzheimer

22.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Virus mit Eierschale

22.08.2017 | Biowissenschaften Chemie