Perowskit-Solarzellen: Neue BMBF-Nachwuchsgruppe am HZB

Perowskit-Solarzellen: Neue BMBF-Nachwuchsgruppe am HZB

Im Projekt COMET-PV wird Dr. Artem Musiienko die Entwicklung von Perowskit-Solarzellen deutlich beschleunigen. Dabei setzt er auf Robotik und KI, um die vielfältigen Variationen in der Materialzusammensetzung von zinnbasierten Perowskiten zu analysieren. Der Physiker wird am HZB eine Nachwuchsgruppe (Young Investigator Group) aufbauen und an der Fakultät Physik der Humboldt-Universität zu Berlin Lehrverpflichtungen übernehmen.

Metall-Halogenid-Perowskite sind eine große Materialklasse, die aufgrund ihrer halbleitenden Eigenschaften für leistungsstarke und preisgünstige Solarzellen geeignet sind, insbesondere im Tandem mit Silizium oder anderen Halbleitermaterialien. Teams aus dem HZB haben bereits mehrfach Weltrekord-Wirkungsgrade für Tandem-Solarzellen erreicht. Doch der Wettbewerb ist hart und in der Materialklasse der Perowskite gibt es unendlich viele Variationsmöglichkeiten.

Einige Herausforderungen sind die Degradation von Perowskiten durch Feuchtigkeit, Hitze und Licht, was ihre Stabilität im Außeneinsatz beeinträchtigt. Einige Hochleistungs-Perowskite basieren auf toxischen oder seltenen Elementen, was Konzepte erfordert, die Nachhaltigkeit gewährleisten. Innovative Ansätze für Materialdesign und Grenzflächentechnik sowie Techniken zur Beschleunigung des Forschungsprozesses sind notwendig, um diese Herausforderungen zu meistern.

Hochdurchsatzmessungen mit Robotik

Das Projekt von Dr. Artem Musiienko, gefördert durch das BMBF NanoMatFutur Programm, trägt den Namen COMET-PV. Musiienko wird im Labor einen Messplatz für optoelektronische Hochdurchsatzmessungen (HOME) aufbauen, die mit robotischer Unterstützung und automatischer Datenauswertung durchgeführt werden. Die Forschung konzentriert sich auf zinnbasierte Perowskite, die in der Entwicklung hinter den bleibasierten Perowskiten zurückliegen. Langfristig ist der Einbau von Zinn in die Perowskitschicht notwendig, um die Umweltverträglichkeit zu verbessern, größere Stabilität zu erreichen und die Leistung durch neuartige elektronische und optische Eigenschaften zu steigern.

Beschleunigung um Faktor 100

„Unser Ziel ist es, die Materialforschung insgesamt um den Faktor 100 zu beschleunigen. Dafür entwickeln wir einen neuen robotergestützten Ansatz, der uns hilft, im Wettbewerb um neue Rekorde weiter zu bestehen. Konkret wollen wir einen Wirkungsgrad von über 35 % erreichen“, sagt Musiienko. Die robotische Unterstützung ermöglicht es, viele Varianten einer Materialzusammensetzung in kurzer Zeit zu analysieren und ihre Eigenschaften zu messen. Die Daten werden mit Methoden der Künstlichen Intelligenz ausgewertet.

Industriepartner im Boot

Das Projekt ist direkt mit der Industrie verbunden und bezieht Partner aus den Bereichen Chemie, Robotik, Instrumentierung und Solarzellenproduktion ein. Dr. Musiienko setzt seine Zusammenarbeit mit renommierten internationalen Forschungseinrichtungen im Bereich der Solarenergie fort, darunter NREL (USA), KAUST (Saudi-Arabien), KAUNAS (Litauen), Universität Oxford (England) und Southeast University (China).

Zum Forscher:

Artem Musiienko hat an der Karls-Universität in Prag in Physik promoviert. 2021 erhielt er ein Marie-Skłodowska-Curie-Stipendium, um seine Forschungsprojekte am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) fortzusetzen, wo er sich auf innovative Charakterisierungstechniken und die beschleunigte Entdeckung von Photovoltaik-Materialien konzentrierte. Vor Kurzem wurde er von der Marie Curie Alumni Association (MCAA) für seine Beiträge zu innovativen Charakterisierungstechniken und der Entdeckung von Photovoltaik-Materialien mit dem „Best Innovator Award“ ausgezeichnet.

Zum Projekt:

BMBF-Nachwuchswettbewerb NanoMatFutur Förderprogramm

COMET-PV – Kontaktierungslose Anpassung von Materialien und Grenzflächen im Hochdurchsatzverfahren für eine nachhaltige Tandem-Photovoltaik im Nanomaßstab

#J-18808-Ljbffr