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Projekt
Photoelectrochemical water splitting using adapted silicon based semiconductor multi-junction cell structures
Fachliche Zuordnung
Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
Förderung
Förderung von 2012 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 220917238
Lichtinduzierte Wasserspaltung mit ausreichenden Wirkungsgraden unter Verwendung von fotoelektrochemischen Bauelementen ohne Zusatzspannung wurde bisher nur mit Tandem und Tripelzellen erreicht. Allerdings sind die bisher vorgestellten Einheiten in ihrer Leistungsfähigkeit noch deutlich eingeschränkt, da sie entweder eine nicht genügende Photospannung und/oder einen zu geringen Photostrom aufweisen. Daher wollen wir diesem Verlängerungsprojekt speziell ausgelegte Dünnschicht Multizellen-Strukturen (Tandem, Triple, Quadrupel) auf Basis von mikrokristallinen/amorphen Si-Absorbern für die elektrochemische Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser durch sichtbares Sonnenlicht untersuchen. Dazu sind Si-basierte angepasste Multizellen-Strukturen herzustellen, die eine ausreichende Fotospannung für die H2 und O2-Entwicklungsreaktion liefern. Für hohe H2-Ausbeuten und zur Minimierung von korrosiven Nebenreaktionen muss die chemische und elektronische Oberflächenstruktur in geeigneter Weise durch ultradünne Pufferschichten und nano-Metallkatalysatoren modifiziert werden. Ultra-Hoch-Vakuum basierte Synthese- und Analysetechniken sowie elektrochemische Charakterisierungsverfahren werden genutzt, um die involvierten Elementarprozesse an der Halbleiter/Elektrolyt-Grenzfläche bei der Wasserspaltung aufzuklären. Die erhaltenen Ergebnisse sollen zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads der lichtgetriebenen H2-Entwicklung auf ein Niveau beitragen, das für die technologische Anwendung ausreicht.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Mitverantwortlich
Privatdozent Dr. Bernhard Kaiser
