Entwicklung von Nitrid-Sulfid-Perowskit-Dünnschicht-Halbleitern für Anwendungen zur Solarenergieumwandlung

• Antragstellerin: Dr. Laura Idoya Wagner
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567888623

Mit der schnell steigenden globalen Energienachfrage und den damit verbundenen ökologischen sowie gesellschaftlichen Herausforderungen ist die Entwicklung nachhaltiger Alternativen zu fossilen Brennstoffen zu einer dringenden gesellschaftlichen Priorität geworden. Solarzellen stehen im Mittelpunkt sowohl aktueller als auch zukünftiger Strategien zur effizienten Nutzung der Sonnenenergie und zur Stromerzeugung ohne Kohlenstoffemissionen. In letzter Zeit haben Chalkogenid-Perowskite große Aufmerksamkeit erlangt, da sie als äußerst robuste, reichlich vorhandene, stabile und ungiftige Kandidatenmaterialien für eine Vielzahl von Anwendungen zur solaren Energieumwandlung gelten. In meinem vorgeschlagenen Postdoc-Forschungsprojekt möchte ich ein weltweit einzigartiges, auf Chalkogenide spezialisiertes Materialwachstumssystem an der Technischen Universität Dänemark (DTU) nutzen, um Sulfid-Perowskit-Dünnfilme systematisch zu untersuchen, die direkt durch reaktives Co-Sputtern der konstituierenden Metalle synthetisiert werden. Dabei werde ich die Auswirkungen einer bislang nicht untersuchten Stickstoff-Integration erforschen – von der verdünnten Dotierung bis hin zur Bildung von Mischanionenverbindungen. Anionensubstitutionen mit Stickstoff werden voraussichtlich die Defekttoleranz erhöhen, aber auch die grundlegenden Materialeigenschaften verändern. Das Ziel des vorgeschlagenen Projekts ist die Synthese bislang nicht berichteter Nitride-Sulfid-Perowskit-Dünnfilme, die Bewertung der Machbarkeit und Auswirkungen der Stickstoff-Integration sowie die Bestimmung der wichtigsten halbleitenden Eigenschaften. Dies reicht von niedrigen Stickstoffkonzentrationen, die voraussichtlich hauptsächlich die Defekt- und Ladungsträgerdichten beeinflussen, bis hin zu höheren Stickstoffanteilen, die typischerweise die Struktur und optischen Eigenschaften in einem breiteren Bereich verändern. Der Fokus dieser Untersuchung liegt auf der Analyse dieser Veränderungen im Zusammenhang mit Stickstoff-Anionen- und zusätzlichen Kationen-Substitutionen. Schließlich möchte ich das Potenzial dieser bisher wenig erforschten Sulfid-Perowskit-Dünnfilme für die solare Energieumwandlung demonstrieren, indem ich ihre Eignung für Anwendungen in der Solarenergiegewinnung teste. Dieses Projekt kombiniert synergetisch meine eigene Doktorandenerfahrung in der Entwicklung neuartiger Nitrid-Halbleiter durch reaktives Co-Sputtern mit den Fähigkeiten und der Expertise der Gastgebergruppe an der DTU in Kopenhagen, Dänemark.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Dänemark
• Gastgeber: Professor Andrea Crovetto, Ph.D.