SPP 2196: Perowskit-Halbleiter: Von fundamentalen Eigenschaften zur Anwendung
Type of Funding: DFG Programmes, Priority Programmes
Abstract:
Eine neue Klasse von hybriden organisch-anorganischen bleihalogeniden Perowskit-Halbleitern hat weltweit hohe Beachtung gefunden seit Berichte in 2012 über hohe Wirkungsgrade publiziert wurden. In nur wenigen Jahren konnten Wirkungsgraden von über 23% erreicht werden. Trotz dieses rasanten Fortschritts in diesem aufkommenden Forschungsfeld sind die Mechanismen, die zu dieser außergewöhnlichen Performance führen nur unzureichend verstanden. Es war sicherlich eine große Überraschung, dass es gelungen ist aus einem nass-chemisch prozessierte Material hocheffizienten Solarzellen zu produzieren. Derzeit wird durch Prozessierungsoptimierung die ursprünglich simple Perowskit-Struktur immer komplexer, was zu neuen Herausforderungen ihres Phasenverhaltens führt. Zusätzlichen sind Degradationsmechanismen und die Rolle des giftigen Bleis (und dessen Ersatz für hoch-effizienten Zellen) bisher ungeklärt.Forscher weltweilt haben angefangen die speziellen Eigenschaften dieser Materialklasse und deren Anwendungen, die Rolle der verschiedenen eingesetzten Komponenten und die Kontrolle über die Parameter, die die Solarzellenperformance dominieren zu untersuchen. Um das volle Potenzial dieser neuen und spannenden Klasse von Halbleitern in der Solarzellenforschung und darüber hinaus auszuschöpfen, wird eine konzentrierte Anstrengung benötigt, um eine fundamentale und zuverlässige Wissensbasis zu erlangen. Das Forschungsthema dieses DFG Schwerpunktprogramms ist von sich aus äußerst interdisziplinär und führt Chemie, Materialwissenschaften, Engineering und Physik zusammen. Der Schwerpunkt dieses SPPs liegt bei der Untersuchung fundamentaler Funktionsmechanismen. Dies schließt strukturelle, optische, elektronische und magnetische Eigenschaften ein und – äußerst wichtig – deren Zusammenspiel. Einige Schlüsselthemen, die in dem SPP abgedeckt werden sollen, sowohl von theoretischer als auch experimenteller Seite, sind:• Eigenschaften von nanostrukturierten/0D/1D/2D/3D und gemischten Perowskiten• Die Rolle des Bleis und Alternativen• Degradationsmechanismen• Die Rolle der Grenzflächen• Defekte und Defekttoleranz, Dotierungen• Ladungsträgerdynamik, Rekombination und Transport• Die Rolle der Ferroelektrizität und IonentransportDer SPP soll die Forschungsbemühungen in Deutschland in den verschiedenen Gebieten fundamentaler Studien an Perowskit-Halbleitern und Solarzellen verstärken, Zusammenarbeiten zwischen verschiedene Forschergruppen und Disziplinen, Theorie und Experiment, intensivieren und Expertenwissen aus Deutschland und auch Großbritannien und der Schweiz zusammenführen.Um diese Pläne erfüllen zu können, ist eine Koordination notwendig, um eine exzellente Verknüpfung zwischen den teilnehmenden Forschergruppen zu garantieren, um Gender-Aspekte berücksichtigen zu können und eine verstärkte Sichtbarkeit des Themas in der Öffentlichkeit zu erreichen.
Contact Person at UA Ruhr:
Dr.-Ing. Niels Benson, University of Duisburg-Essen
Prof. Dr. Doru Lupascu, University of Duisburg-Essen
UA Ruhr Researchers:
Dr. Vladimir Shvartsman, University of Duisburg-Essen