Synthese und Charakterisierung Neuer Materialien

Wir nutzen unsere experimentelle und analytische Ausstattung auch zur Synthese und Charakterisierung Neuer Materialien für potentielle Anwendungen in der Industrie. Langfristig könnten diese Materialien natürliche Georessourcen ergänzen.

Kesterite Cu2ZnSnS4

Den Halbleitern aus Chalcogeniden wurde in den letzten Jahren mehr und mehr Aufmerksamkeit geschenkt, da sie ideale Kandidaten für photovoltaische Anwendungen sind. Der vielversprechendste Halbleiter besteht aus der quaternären Verbindung Cu2ZnSnS4, da sie

  • eine fast optimale Bandlücke (Eg ~ 1.5 eV) aufweist,
  • einen hohen Absorptionskoeffizienten im sichtbaren Bereich (~ 104 cm-1) hat,
  • einen Wirkungsgrad von ca. 10% aufweist,
  • in der Natur häufig vorkommt und
  • in ihren einzelnen Komponenten ungiftig ist.

Dennoch liegt der Wirkungsgrad von dünnen Cu2ZnSnS4-Filmen noch weit entfernt vom theoretischen Limit von ~ 30%. Um die photovoltaische Anwendung dieses Systems zu verbessern, sollten die physikalischen Eigenschaften auch als Funktion des Druckes näher untersucht werden.

In diesem Projekt wollen wir untersuchen, wie das Material auf Druck reagiert. Wir wenden dabei Schwingungsspektroskopie (in-house) und Röntgenbeugung (synchrotron-basierte Experimente) an. Unsere Ergebnisse werden einen wesentlichen Beitrag zu den weltweiten Anstrengungen leisten, geeignete Materialien für Anwendungen im Energiebereich zu finden.

Mg-Fe-N und Ge-Si Mischkristalle

Nitride sowie Ge-Si Mischkristalle sind von herausragender Bedeutung in der Konstruktions-, Energie- und Informationstechnik sowie in der Halbleiterindustrie. In diesem Projekt untersuchen wir die Hochdruck- und Hochtemperaturbedingungen für die Synthese der Magnesium-Eisen-Nitride sowie der Ge-Si Verbindungen. Hierzu werden Experimente mit Vielstempelapparaturen und Diamantstempelzellen an den Synchrotronspeicherringen in Hamburg (PETRA III) und Grenoble, Frankreich (ESRF) durchgeführt.

Kontakt

Dr. Ilias Efthimiopoulos
Dr. Hans Josef Reichmann

Partner

Prof. Dr. Martin Lerch, TU Berlin
Dr. George Serghiou, School of Engineering, The University of Edinburgh, UK