Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Selbstorganisierte, molekulare Monolagen für effiziente Perowskit-Solarzellen

26.11.2018

Ein Team am HZB hat ein neues Verfahren entdeckt, um effiziente Kontaktschichten in Perowskit-Solarzellen zu realisieren: Es basiert auf Molekülen, die sich selbstorganisierend anordnen und eine Monolage bilden. Die Studie wurde in Advanced Energy Materials publiziert und ist auf dem Front-Cover des Journals erschienen.

In den letzten Jahren konnten Solarzellen auf der Basis von Metall-Halid Perowskiten einen einzigartigen Anstieg im Wirkungsgrad erzielen.


Das Molekül organisiert sich entlang der Oberfläche der Elektroden, bis eine geschlossene Monolage entsteht.

HZB/Saule Magomedoviene

Diese Materialien versprechen kostengünstige und flexible Solarzellen und können mit konventionellen PV-Materialien wie Silizium zu besonders effizienten Tandem-Solarzellen kombiniert werden.

Ein wichtiger Schritt zur Industriereife ist die Entwicklung effizienter elektrischer Kontaktschichten, welche die Abscheidung von Perowskit-Schichten auf unterschiedlichen Substraten erlauben.

Moleküle bilden von selbst eine Monolage

Nun hat ein Team um den HZB-Physiker Dr. Steve Albrecht in Zusammenarbeit mit dem ehemaligen DAAD-Austauschstudenten Artiom Magomedov von der Kaunas University of Technology (KTU), Litauen, ein neuartiges selbstorganisierendes Monolagen-Molekül (engl. self-assembled monolayer, SAM) synthetisiert und erfolgreich als lochleitende Schicht in Perowskit-Solarzellen eingesetzt.

Das Molekül ist Carbazol-basiert und bindet sich durch eine Phosphonsäure-Gruppe an das Oxid der transparenten Elektrode. Dabei organisiert sich dieses Molekül selbstständig an der Elektrodenoberfläche, bis eine geschlossene Monolage entsteht.

Diese ultradünne Schicht zeigt keine optischen Verluste und könnte durch die Selbstorganisation konform alle Oberflächen bedecken, also auch texturiertes Silizium in Tandemarchitekturen.

Minimaler Materialeinsatz - viele Optionen

Mit dieser Technik erreicht man einen äußerst geringen Materialverbrauch und die chemische Struktur der SAMs kann je nach Anwendungsgebiet angepasst werden. Damit könnten die SAMs auch als Modellsystem für zukünftige Untersuchungen der Grenzflächeneigenschaften oder des Perowskit-Wachstums dienen.

Neue SAMs am HZB-HySPRINT-Labor

Die Arbeiten fanden am HySPRINT-Labor des HZB statt, wo die Gruppe um Albrecht nun an einer neuen Generation von selbstorganisierenden Molekülen für Kontaktschichten forscht, mit denen die Solarzellen nunmehr Wirkungsgrade von über 21 % erreichen.

Anmeldung zum Patent

Da dieser Ansatz für Perowskit-Solarzellen noch nie vorher in Betracht gezogen wurde und potenziell für die industrielle Implementierung eine Rolle spielen kann, haben die Teams vom HZB und der KTU das Molekül und die Anwendung zur Patentanmeldung eingereicht. Da das wissenschaftliche Interesse für diese neue Kontaktmaterialklasse enorm ist, trägt die Fachzeitschrift in der aktuellen Ausgabe eine Abbildung zu der Veröffentlichung auf dem Front-Cover.

Publiziert in Advanced Energy Materials 2018: “Self‐Assembled Hole Transporting Monolayer for Highly Efficient Perovskite Solar Cells”. Artiom Magomedov, Amran Al‐Ashouri, Ernestas Kasparavičius, Simona Strazdaite, Gediminas Niaura, Marko Jošt, Tadas Malinauskas, Steve Albrecht and Vytautas Getautis.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Amran Al-Ashouri
E-Mail: amran.al-ashouri@helmholtz-berlin.de

Dr. Steve Albrecht
E-Mail: steve.albrecht@helmholtz-berlin.de

Originalpublikation:

10.1002/aenm.201870139
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201870139

Weitere Informationen:

http://www.helmholtz-berlin.de/pubbin/news_seite?nid=20207;sprache=de;seitenid=1

Dr. Ina Helms | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Neues Verfahren zur Grundwassersanierung: Mit Eisenoxid gegen hochgiftige Stoffe
18.01.2019 | Universität Duisburg-Essen

nachricht Klebeverfahren für Schindeltechnologie entwickelt
09.01.2019 | Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Ten-year anniversary of the Neumayer Station III

The scientific and political community alike stress the importance of German Antarctic research

Joint Press Release from the BMBF and AWI

The Antarctic is a frigid continent south of the Antarctic Circle, where researchers are the only inhabitants. Despite the hostile conditions, here the Alfred...

Im Focus: Ultra ultrasound to transform new tech

World first experiments on sensor that may revolutionise everything from medical devices to unmanned vehicles

The new sensor - capable of detecting vibrations of living cells - may revolutionise everything from medical devices to unmanned vehicles.

Im Focus: Fliegende optische Katzen für die Quantenkommunikation

Gleichzeitig tot und lebendig? Max-Planck-Forscher realisieren im Labor Erwin Schrödingers paradoxes Gedankenexperiment mithilfe eines verschränkten Atom-Licht-Zustands.

Bereits 1935 formulierte Erwin Schrödinger die paradoxen Eigenschaften der Quantenphysik in einem Gedankenexperiment über eine Katze, die gleichzeitig tot und...

Im Focus: Flying Optical Cats for Quantum Communication

Dead and alive at the same time? Researchers at the Max Planck Institute of Quantum Optics have implemented Erwin Schrödinger’s paradoxical gedanken experiment employing an entangled atom-light state.

In 1935 Erwin Schrödinger formulated a thought experiment designed to capture the paradoxical nature of quantum physics. The crucial element of this gedanken...

Im Focus: Implantate aus Nanozellulose: Das Ohr aus dem 3-D-Drucker

Aus Holz gewonnene Nanocellulose verfügt über erstaunliche Materialeigenschaften. Empa-Forscher bestücken den biologisch abbaubaren Rohstoff nun mit zusätzlichen Fähigkeiten, um Implantate für Knorpelerkrankungen mittels 3-D-Druck fertigen zu können.

Alles beginnt mit einem Ohr. Empa-Forscher Michael Hausmann entfernt das Objekt in Form eines menschlichen Ohrs aus dem 3-D-Drucker und erklärt: «Nanocellulose...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Smarte Sensorik für Mobilität und Produktion 4.0 am 07. Februar 2019 in Oldenburg

18.01.2019 | Veranstaltungen

16. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

17.01.2019 | Veranstaltungen

Erstmalig in Nürnberg: Tagung „HR-Trends 2019“

17.01.2019 | Veranstaltungen

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

Zeitwirtschafts- und Einsatzplanungsprozesse effizient und transparent gestalten mit dem Workforce Management System der GFOS

18.01.2019 | Unternehmensmeldung

Der Schlaue Klaus erlaubt keine Fehler

18.01.2019 | Informationstechnologie

Neues Verfahren zur Grundwassersanierung: Mit Eisenoxid gegen hochgiftige Stoffe

18.01.2019 | Verfahrenstechnologie

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