Um die globale Herausforderung des menschengemachten Klimawandels zu bew\u00e4ltigen, muss unter anderem der Energiesektor eine grundlegende Transformation durchlaufen. Eine wichtige S\u00e4ule dieser Transformation stellt die Stromerzeugung mithilfe von Photovoltaikmodulen dar. Mit zunehmender Produktion dieser wird sowohl unter dem Gesichtspunkt des sinkenden Kostenanteils der Solarzellen an den gesamten Installationskosten als auch unter dem der effizienten Nutzung endlicher Ressourcen die Effizienz der Zellen noch st\u00e4rker als bisher an Bedeutung gewinnen. In dieser Entwicklung werden die\u00a0physikalischen Limits der aktuell marktdominierenden Silizium-Einfachsolarzellen schnell erreicht sein. Perowskit-basierte Tandemsolarzellen stellen eine zukunftsf\u00e4hige Alternative dar, mit der deutlich h\u00f6here Zelleffizienzen zu einem konkurrenzf\u00e4higen Preis erzielt werden k\u00f6nnen. Durch die Kombination\u00a0einzelner Teilzellen zu einem Gesamtsystem entstehen bei dieser Technologie aber zus\u00e4tzliche wissenschaftliche Herausforderungen, die \u00fcberwunden werden m\u00fcssen, um ein marktf\u00e4higes Bauelement zu erhalten. Eine solche stellt das optische Design dar, das in dieser Anwendung zwei Aufgaben erf\u00fcllen muss: Zum einen soll es die Reflektionsverluste an den verschiedenen Grenzfl\u00e4chen in Zellaufbau m\u00f6glichst vollst\u00e4ndig verhindern, zum anderen soll es die einfallenden Photonen spektral selektiv auf die Teilzellen verteilen, um\u00a0Thermalisierungsverluste\u00a0zu vermeiden.\u00a0 In\u00a0dem\u00a0vorliegenden\u00a0Promotionsvorhaben\u00a0sollen\u00a0ein solches optisches Design durch die Integration von Nanostrukturen in Tandemsolarzellen erreicht werden. Der\u00a0Fokus liegt dabei\u00a0haupts\u00e4chlich auf der Anwendung als Zwischenschicht in\u00a0perowskit-basierten Tandemsolarzellen, es sollen aber auch\u00a0R\u00fcckseitenreflektoren in Solarzellen und den im Wirkprinzip sehr \u00e4hnlichen Perowskit-LEDs betrachtet werden. Aus der Wirkung der Nanostrukturen in den verschiedenen Umgebungen soll in diesem Promotionsvorhaben ein tieferes physikalisches Verst\u00e4ndnis f\u00fcr die optischen Wechselwirkungen und technische sowie elektronische Randbedingungen gewonnen werden und dieses schlie\u00dflich gewinnbringend im Sinne einer Systemeffizienzsteigerung und vergleichbarer Ziele eingesetzt werden.\u00a0<\/p>\n
Um diese Zielsetzung zu erreichen, soll\u00a0die oben eingef\u00fchrte Problemstellung sowohl modellbasiert als auch experimentell angegangen werden.\u00a0Mithilfe von Simulationen\u00a0soll,\u00a0ausgehend von einer Literaturrecherche zu etablierten Nanostrukturkonzepten,\u00a0ein Modell etabliert werden, welches das optische Verhalten der Strukturen in den betrachteten Bauelementen abbilden kann. Dieses soll dann genutzt werden, um die f\u00fcr den jeweiligen Anwendungszweck optimale photonische Struktur zu definieren. Die so gefundenen Strukturen sollen dann experimentell umgesetzt werden. Daf\u00fcr sollen diese mithilfe von Interferenzlithografie- und\u00a0Nanoimprintprozessen\u00a0realisiert und in Zusammenarbeit mit weiteren Wissenschaftlern in Prozessketten integriert werden. Dabei\u00a0wird\u00a0zwischen Modellierung und experimenteller Umsetzung ein gro\u00dfer zeitlicher\u00a0\u00dcberlapp\u00a0bestehen, sodass im Experiment sichtbar werdende Randbedingungen und Wechselwirkungen mit dem Gesamtsystem wieder in die Modellierung einflie\u00dfen k\u00f6nnen. Durch diese R\u00fcckkopplung soll sowohl das physikalische Verst\u00e4ndnis f\u00fcr die bei der Integration auftretenden Interaktionen\u00a0verst\u00e4rkt,\u00a0als auch\u00a0eine Optimierung auf eine unter realen Bedingungen m\u00f6glichst gut wirkende photonische Struktur erm\u00f6glicht werden.\u00a0<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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