Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Mathematik die Sonne besser nutzen

25.03.2013
Zwei MATHEON-Professoren sind am Virtuellen Institut zur Entwicklung neuartiger photovoltaischer Bauelemente des Helmholtz-Zentrums beteiligt. Im Mittelpunkt stehen verschiedene experimentelle Verfahren zum Wachstum von Mikrostrukturen, deren Modellierung und numerische Simulation durch die Zusammenarbeit der beiden Mathematiker ermöglicht wird.

„Trial and error“, oder auf gut deutsch „ausprobieren“ ist noch viel zu oft die gängige Arbeitsmethode bei der Erforschung photovoltaischer Bauelemente. Auf der zunehmenden Suche nach sauberen Energiequellen bekommen in verstärktem Maße immer dünnere Bauelemente eine wichtige Bedeutung.

Der Anspruch dabei ist, sowohl den Material- wie auch den Energieverbrauch bei ihrer Herstellung drastisch zu reduzieren. Gleichzeitig ist ein gleichbleibend hoher Wirkungsgrad erwünscht. Perfekt funktionierenden Dünnschichtsolarzellen bei ökologisch und ökonomisch optimaler Herstellung gehört also die Zukunft. Hierbei spielt die Mathematik eine zentrale Rolle.

Am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) wurde zur Erforschung und Entwicklung moderner Solarzellen das „Virtuelle Institut Mikrostruktur-Kontrolle für Dünnschicht-Solarzellen“ ins Leben gerufen. In diesem Insitut arbeitet ein internationales Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des HZB, der FU Berlin, der TU Berlin, der TH Darmstadt, den Max-Planck-Instituten für Eisenforschung und für Intelligente Systeme, der ETH Zürich, der University of Oxford, sowie der britischen SuperSTEM zusammen, um die komplexe Mikrostruktur polykristalliner Absorberschichten in Dünnschichtsolarzellen zu untersuchen. Wichtiger Partner ist auch das DFG-Forschungszentrum MATHEON in Berlin, das in Person von Barbara Wagner und Ralf Kornhuber den mathematischen Part in weiten Teilen übernommen hat. Barbara Wagner ist Professorin an der TU Berlin und am Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik, Ralf Kornhuber ist Professor für numerische Mathematik und Scientific Computing an der FU Berlin.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Zentrums wollen vor allem die Ausbildung der Mikrostruktur während des Wachstums von dünnen Schichten verstehen und kontrollieren lernen. „Mit dem theoretischen Verständnis der Zusammenhänge, gekoppelt mit Simulationen und Modellierung, wollen wir hocheffiziente Solarzellen realisieren“, sagt die Sprecherin des Virtuellen Institutes, Professorin Susan Schorr. Der im Virtuellen Institut entwickelte Forschungsansatz und die erarbeiteten Analysestrategien sollen auch auf weitere komplexe Materialsysteme übertragbar sein. Ziel ist es also, den Wirkungsgrad der Solarzellen deutlich zu erhöhen.

Bei Modellierung und Simulation kommt die Mathematik ins Spiel und damit das DFG-Forschungszentrums MATHEON. Barbara Wagner und Ralf Kornhuber arbeiten bereits in unterschiedlichen anderen Projekten im MATHEON und betonen, dass die besondere und fast einmalige Zusammenarbeit von Mathematikerinnen und Mathematikern verschiedener Disziplinen im MATHEON auch im Virtuellen Institut viele neue Akzente setzen wird.

Im Mittelpunkt dabei stehen verschiedene experimentelle Verfahren zum Wachstum von Mikrostrukturen, deren Modellierung und numerische Simulation durch die Zusammenarbeit der beiden Mathematiker ermöglicht wird. „Vorgänge bei der Prozessierung photovoltaischer Bauelemente erfordern die Einbeziehung einer ungeheuren Anzahl von Bedingungen und damit Daten, die nur durch das Zusammenspiel von Modellierung und Simulation mit modernsten mathematischen Algorithmen bewältigt werden können“, sagt Prof. Barbara Wagner.

Das „Virtuelle Institut Mikrostruktur-Kontrolle für Dünnschicht-Solarzellen“ wird mit jährlich bis zu 600.000 Euro über fünf Jahre aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft gefördert. Hinzu kommen Eigenmittel der Zentren.

Weitere Auskünfte: Prof. Dr. Barbara Wagner, TU Berlin, Tel.: 030 314-22246, Email: bwagner@math.tu-berlin.de und Prof. Dr. Ralf Kornhuber, FU Berlin, Tel.: 030 838-75350, Email: kornhuber@math.fu-berlin.de

Weitere Informationen:

http://www.matheon.de
http://www.helmholtz-berlin.de
http://www.math.tu-berlin.de/?101709
http://page.mi.fu-berlin.de/kornhube/

Rudolf Kellermann | idw
Weitere Informationen:
http://www.matheon.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Forschungsprojekt FastCharge: Ultra-Schnellladetechnologie bereit für die Elektrofahrzeuge der Zukunft
13.12.2018 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

nachricht Längere Akku-Laufzeit: Lithium-Ionen-Batterien auf nächste Leistungsstufe gehoben
13.12.2018 | Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wenn sich Atome zu nahe kommen

„Dass ich erkenne, was die Welt im Innersten zusammenhält“ - dieses Faust’sche Streben ist durch die Rasterkraftmikroskopie möglich geworden. Bei dieser Mikroskopiemethode wird eine Oberfläche durch mechanisches Abtasten abgebildet. Der Abtastsensor besteht aus einem Federbalken mit einer atomar scharfen Spitze. Der Federbalken wird in eine Schwingung mit konstanter Amplitude versetzt und Frequenzänderungen der Schwingung erlauben es, kleinste Kräfte im Piko-Newtonbereich zu messen. Ein Newton beträgt zum Beispiel die Gewichtskraft einer Tafel Schokolade, und ein Piko-Newton ist ein Millionstel eines Millionstels eines Newtons.

Da die Kräfte nicht direkt gemessen werden können, sondern durch die sogenannte Kraftspektroskopie über den Umweg einer Frequenzverschiebung bestimmt werden,...

Im Focus: Datenspeicherung mit einzelnen Molekülen

Forschende der Universität Basel berichten von einer neuen Methode, bei der sich der Aggregatzustand weniger Atome oder Moleküle innerhalb eines Netzwerks gezielt steuern lässt. Sie basiert auf der spontanen Selbstorganisation von Molekülen zu ausgedehnten Netzwerken mit Poren von etwa einem Nanometer Grösse. Im Wissenschaftsmagazin «small» berichten die Physikerinnen und Physiker von den Untersuchungen, die für die Entwicklung neuer Speichermedien von besonderer Bedeutung sein können.

Weltweit laufen Bestrebungen, Datenspeicher immer weiter zu verkleinern, um so auf kleinstem Raum eine möglichst hohe Speicherkapazität zu erreichen. Bei fast...

Im Focus: Data storage using individual molecules

Researchers from the University of Basel have reported a new method that allows the physical state of just a few atoms or molecules within a network to be controlled. It is based on the spontaneous self-organization of molecules into extensive networks with pores about one nanometer in size. In the journal ‘small’, the physicists reported on their investigations, which could be of particular importance for the development of new storage devices.

Around the world, researchers are attempting to shrink data storage devices to achieve as large a storage capacity in as small a space as possible. In almost...

Im Focus: Data use draining your battery? Tiny device to speed up memory while also saving power

The more objects we make "smart," from watches to entire buildings, the greater the need for these devices to store and retrieve massive amounts of data quickly without consuming too much power.

Millions of new memory cells could be part of a computer chip and provide that speed and energy savings, thanks to the discovery of a previously unobserved...

Im Focus: Quantenkryptographie ist bereit für das Netz

Wiener Quantenforscher der ÖAW realisierten in Zusammenarbeit mit dem AIT erstmals ein quantenphysikalisch verschlüsseltes Netzwerk zwischen vier aktiven Teilnehmern. Diesen wissenschaftlichen Durchbruch würdigt das Fachjournal „Nature“ nun mit einer Cover-Story.

Alice und Bob bekommen Gesellschaft: Bisher fand quantenkryptographisch verschlüsselte Kommunikation primär zwischen zwei aktiven Teilnehmern, zumeist Alice...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungen

Pro und Contra in der urologischen Onkologie

14.12.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Kommunikation zwischen neuronalen Netzwerken

17.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Beim Phasenübergang benutzen die Elektronen den Zebrastreifen

17.12.2018 | Physik Astronomie

Pharmazeuten erzielen Durchbruch bei Suche nach magensaftbeständigen Zusätzen für Medikamente

17.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics