Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Solartechnik für die Energiewende

28.06.2018

Deutsch-Französische Forschungsinitiative: Physiker der Universität Jena entwickeln und testen neuartige Materialien für einen möglichen Einsatz als hocheffiziente Solarzellen. Ihr Forschungsvorhaben „Quest for Energy“ wird vom Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD) bis 2022 mit etwa einer Million Euro gefördert und startet im Juli.

Weniger als zwei Grad soll sich die Erde im Vergleich zur vorindustriellen Zeit erwärmen. So sieht es das Pariser Klimaabkommen von 2015 vor. Um dieses Ziel zu erreichen, müssten weltweit die Emissionen klimaschädlicher Treibhausgase drastisch reduziert werden. Das wiederum setzt eine globale Energiewende voraus: fossile Brennstoffe wie Öl, Gas und Kohle müssten weitgehend durch erneuerbare Energieträger ersetzt werden.


Dr. Michael Zürch vom Institut für Optik und Quantenelektronik der Uni Jena. Der Physiker untersucht in seinem neuen Projekt Halbleitermaterialien, die Silizium in Solarmodulen ablösen könnten.

Foto: Jan-Peter Kasper/FSU

So weit, so gut. Bekanntermaßen hapert es jedoch an der Umsetzung der Klimaziele. Und das sei nicht allein fehlendem politischen Willen geschuldet, ist Dr. Michael Zürch überzeugt. „Die Energiewende ließe sich mit Sicherheit beschleunigen, wenn wir beispielsweise bessere Solartechnik hätten“, sagt der Physiker, der an der Friedrich-Schiller-Universität Jena promoviert wurde und seit 2015 an der renommierten University of California in Berkeley geforscht hat.

Er verweist darauf, dass heute eingesetzte Solarmodule auf Silizium-Basis einen Wirkungsgrad von maximal 20 Prozent haben. Anders ausgedrückt: Rund drei Viertel der Sonnenenergie lässt sich mit den heutigen Modulen überhaupt nicht nutzen. „Wir brauchen Alternativen zu Silizium, die eine effizientere Umwandlung von Sonnenenergie in Strom ermöglichen“, so Zürch.

Diese Alternativen hat Zürch in den kommenden vier Jahren intensiv im Blick: Mit Kollegen am Lehrstuhl für Quantenelektronik der Uni Jena sowie mit französischen und US-amerikanischen Partnern startet er am 1. Juli sein Forschungsprojekt „Quest for Energy“. Der Deutsche Akademische Austauschdienst (DAAD) fördert das Vorhaben im Rahmen der deutsch-französischen Forschungsinitiative „Make our planet great again“ bis 2022 mit knapp einer Million Euro.

Zweidimensionale Halbleiternanomaterialien sollen Silizium ablösen

Eine vielversprechende Materialklasse, die Silizium in Solarmodulen ablösen könnte, sind Halbleiternanomaterialien, wie Prof. Dr. Christian Spielmann erläutert. „Diese nur wenige Atomlagen dünnen zweidimensionalen Schichten besitzen ganz außergewöhnliche optische und elektronische Eigenschaften, die sie als Halbleiter bestens geeignet machen“, so der Physiker, in dessen Team Zürchs Projekt nun angesiedelt ist. Bekanntestes Beispiel solcher 2D-Nanomaterialien ist Graphen. Die Jenaer Physiker wollen jedoch eine neue, bislang kaum untersuchte Klasse dieser Materialien unter die Lupe nehmen: sogenannte Übergangsmetall-Dichalcogenide.

„Dabei handelt es sich um Verbundmaterialien, die je nach Zusammensetzung in ihren Eigenschaften variieren und so für verschiedene Anwendungen maßgeschneidert werden könnten“, erläutert Zürch. Allerdings sei bisher nur wenig über die fundamentalen Vorgänge in diesen Materialien bekannt, wenn sie mit Licht wechselwirken. Aufgrund ihrer speziellen Nanoeigenschaften laufen die physikalischen Prozesse in diesen Materialien besonders schnell ab. Diese wollen die Physiker nun im Detail untersuchen, um ihre Eignung als Solarmaterial zu prüfen.

„Uns geht es konkret darum, die Ladungsträger – sprich die Elektronen – in dem Material zu beobachten, wenn sie mit Licht beleuchtet werden.“ Das soll mit Hilfe eines leistungsfähigen Ultrakurzpulslasers passieren, der die extrem schnellen Bewegungen der Elektronen in Momentaufnahmen von wenigen Hundert Attosekunden Länge erfasst. Eine Attosekunde ist eine Trillionstel Sekunde – der kurze Moment, den es dauert, wenn Lichtteilchen die Länge eines Wassermoleküls passieren.

Die Arbeit der Jenaer Physiker sei zunächst „lupenreine Grundlagenforschung“, wie Zürch erklärt. „Doch langfristig können wir so vielleicht den Weg für einen zielgerichteten Einsatz solcher Verbundmaterialien in der Solartechnik ebnen und die Energiewende tatsächlich voranbringen.“

Kontakt:
Dr. Michael Zürch
Institut für Optik und Quantenelektronik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947213
E-Mail: michael.zuerch[at]uni-jena.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Komet C/2020 F3 (NEOWISE) mit bloßem Auge am Abendhimmel sichtbar
13.07.2020 | Max-Planck-Institut für Astronomie

nachricht Kosmische Katastrophe bestätigt Einsteins Relativitätstheorie
10.07.2020 | Max-Planck-Institut für Physik

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: Kryoelektronenmikroskopie: Hochauflösende Bilder mit günstiger Technik

Mit einem Standard-Kryoelektronenmikroskop erzielen Biochemiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) erstaunlich gute Aufnahmen, die mit denen weit teurerer Geräte mithalten können. Es ist ihnen gelungen, die Struktur eines Eisenspeicherproteins fast bis auf Atomebene aufzuklären. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift "PLOS One" veröffentlicht.

Kryoelektronenmikroskopie hat in den vergangenen Jahren entscheidend an Bedeutung gewonnen, besonders um die Struktur von Proteinen aufzuklären. Die Entwickler...

Im Focus: Electron cryo-microscopy: Using inexpensive technology to produce high-resolution images

Biochemists at Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) have used a standard electron cryo-microscope to achieve surprisingly good images that are on par with those taken by far more sophisticated equipment. They have succeeded in determining the structure of ferritin almost at the atomic level. Their results were published in the journal "PLOS ONE".

Electron cryo-microscopy has become increasingly important in recent years, especially in shedding light on protein structures. The developers of the new...

Im Focus: Neue Schlankheitstipps für Computerchips

Lange Zeit hat man in der Elektronik etwas Wichtiges vernachlässigt: Wenn man elektronische Bauteile immer kleiner machen will, braucht man dafür auch die passenden Isolator-Materialien.

Immer kleiner und immer kompakter – das ist die Richtung, in die sich Computerchips getrieben von der Industrie entwickeln. Daher gelten sogenannte...

Im Focus: Elektrische Spannung aus Elektronenspin – Batterie der Zukunft?

Forschern der Technischen Universität Ilmenau ist es gelungen, sich den Eigendrehimpuls von Elektronen – den sogenannten Elektronenspin, kurz: Spin – zunutze zu machen, um elektrische Spannung zu erzeugen. Noch sind die gemessenen Spannungen winzig klein, doch hoffen die Wissenschaftler, auf der Basis ihrer Arbeiten hochleistungsfähige Batterien der Zukunft möglich zu machen. Die Forschungsarbeiten des Teams um Prof. Christian Cierpka und Prof. Jörg Schumacher vom Institut für Thermo- und Fluiddynamik wurden soeben im renommierten Journal Physical Review Applied veröffentlicht.

Laptop- und Handyspeicher der neuesten Generation nutzen Erkenntnisse eines der jüngsten Forschungsgebiete der Nanoelektronik: der Spintronik. Die heutige...

Im Focus: Neue Erkenntnisse über Flüssigkeiten, die ohne Widerstand fließen

Verlustfreie Stromleitung bei Raumtemperatur? Ein Material, das diese Eigenschaft aufweist, also bei Raumtemperatur supraleitend ist, könnte die Energieversorgung revolutionieren. Wissenschaftlern vom Exzellenzcluster „CUI: Advanced Imaging of Matter“ an der Universität Hamburg ist es nun erstmals gelungen, starke Hinweise auf Suprafluidität in einer zweidimensionalen Gaswolke zu beobachten. Sie berichten im renommierten Magazin „Science“ über ihre Experimente, in denen zentrale Aspekte der Supraleitung in einem Modellsystem untersucht werden können.

Es gibt Dinge, die eigentlich nicht passieren sollten. So kann z. B. Wasser nicht durch die Glaswand von einem Glas in ein anderes fließen. Erstaunlicherweise...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Intensiv- und Notfallmedizin: „Virtueller DIVI-Kongress ist ein Novum für 6.000 Teilnehmer“

08.07.2020 | Veranstaltungen

Größte nationale Tagung für Nuklearmedizin

07.07.2020 | Veranstaltungen

Corona-Apps gegen COVID-19: Nationalakademie Leopoldina veranstaltet internationales virtuelles Podiumsgespräch

07.07.2020 | Veranstaltungen

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

Kryoelektronenmikroskopie: Hochauflösende Bilder mit günstiger Technik

13.07.2020 | Biowissenschaften Chemie

Gesucht: Die nächste Superbatterie

13.07.2020 | Energie und Elektrotechnik

Virtual Reality hilft bei Beurteilung der Mobilität von übermorgen

13.07.2020 | Informationstechnologie

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