Tandemzellen und Katalyseforschung
Um dieses Labor werden Materialforscher auf der ganzen Welt Klaus Lips beneiden
In gleich 18 Wachstumskammern wird der Wissenschaftler am Helmholtz-Zentrum Berlin ab Mitte 2015 neue Werkstoffkombinationen für Solarzellen der dritten Generation und neue, effiziente Energiespeicher entwickeln. „Damit werden wir eine weltweit einzigartige Fülle an Materialien herstellen und untersuchen können“, sagt Klaus Lips, Leiter des Projekts, das auf den Berlin-typischen Namen EMIL (Energy Materials In-situ Laboratory Berlin) getauft wurde.
Welch große Hoffnungen auf EMIL ruhen, wird auch durch die hohe Fördersumme deutlich. Mehr als 25 Millionen Euro kommen vom Bundesforschungsministerium, der Helmholtz-Gemeinschaft und der Max-Planck-Gesellschaft.
Klaus Lips wird dabei helfen, neue Tandemzellen herzustellen, eine Weiterentwicklung heutiger Dünnschicht-Solarzellen. Dabei werden unterschiedliche Halbleitermaterialien kombiniert, um einen größeren Spektralbereich des Sonnenlichts zu nutzen. Mit im Labor erreichten Wirkungsgraden von 41 Prozent ist die Tandemtechnik schon fast doppelt so effizient wie kristalline Siliziumzellen. „Schichtsysteme mit 20 bis 30 Grenzflächen machen die Entwicklung äußerst anspruchsvoll“, sagt Lips.
Bei der Vielzahl an Kombinationsmöglichkeiten benötigen die Forscher vor allem schnelle Ergebnisse und genau die soll EMIL liefern. Das 1.000 Quadratmeter große Laborgebäude wird an den Speicherring BESSY II des Helmholtz-Zentrums Berlin angebaut und verfügt über ein eigenes Strahlrohr. Die Synchrotronstrahlungsquelle liefert die Röntgenstrahlung für die schnelle Analyse der neuen Werkstoffkombinationen. Wartezeiten von bis zu sechs Monaten für Messzeit am Synchrotron entfallen. Ein eigenes Labor an EMIL ist für die Katalyseforschung reserviert. Das Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft entwickelt dort unter anderem neue Katalysatoren für die Brennstofferzeugung. Kostspieliges Platin soll zum Beispiel durch kostengünstige Materialien wie Eisenverbindungen ersetzt werden, um Wasser mithilfe von Strom aus regenerativen Energien in Sauerstoff und Wasserstoff aufzuspalten. Der Wasserstoff würde dann als chemischer Speicher für den Öko-Strom dienen, bis er in Gaskraftwerken oder Automotoren wieder in Elektrizität umgewandelt wird.
von Manuel Berkel für Adlershof Special