Lesedauer: 3 Minuten

Hochleistungsbauelemente für die solare Wasserstoffgewinnung

Ein innovativer Ansatz aus Ilmenau

Die Technische Universität Ilmenau (TU Ilmenau) spielt eine zentrale Rolle bei der Entwicklung von Hochleistungsbauelementen für die photoelektrochemische (PEC) Herstellung von Wasserstoff aus Sonnenenergie.

Das Bundesforschungsministerium (BMBF) fördert eine neue Nachwuchsgruppe um Dr. Agnieszka Paszuk, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fachgebiet Grundlagen für Energiematerialien der TU Ilmenau. | Fotos: TU Ilmenau/Michael Reichel

Im Institut für Physik der TU Ilmenau arbeitet eine von sieben vom Bundesforschungsministerium geförderten Nachwuchsforschungsgruppen im Rahmen der Fördermaßnahme SINATRA daran, die Oberflächen von Halbleitern gezielt zu manipulieren. Im Projekt PARASOL („Passivierungsschutzschichten für Multiabsorber: Hochleistungsbauelemente für die photoelektrochemische Herstellung von Solarbrennstoffen“) entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Dr. Agnieszka Paszuk dünne, stabile und effiziente Schutzschichten aus Metalloxiden für PEC-Zellen.

Die Vision: Grüne Energie aus Sonnenlicht

Die globale Energieversorgung steht vor großen Herausforderungen. Weltweit suchen Forschende deshalb nach Alternativen zu den herkömmlichen fossilen Energieträgern. Fossile Brennstoffe sind endlich, klimaschädlich und teuer. Daher ist die Entwicklung nachhaltiger und sauberer Energiequellen von immenser Bedeutung. Solare Brennstoffe, die mithilfe von Sonnenenergie erzeugt werden, bieten eine vielversprechende Lösung. Insbesondere grüner Wasserstoff, der durch PEC-Prozesse gewonnen wird, gilt als Energieträger der Zukunft.

Herausforderungen und Ansatz

Als Königsweg zur Produktion solarer Brennstoffe gelten sogenannte photoelektrochemische Zellen. Um zum Beispiel Wasserstoff herzustellen, werden Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Dies geschieht mithilfe halbleiterbasierter Materialien: Sie absorbieren im Halbleiter die Sonnenenergie, die in Elektronen umgewandelt werden, die sich, genau wie die Elektronen im Strom, zum gewünschten Gerät bewegen können, um es mit Energie zu versorgen – der entscheidende Schritt für die Gewinnung von „sauberer“ elektrischer Energie.

Das Projekt PARASOL

Das Forschungsteam der TU Ilmenau fokussiert sich daher auf die gezielte Manipulation der Halbleiteroberflächen. Im Projekt PARASOL entwickeln sie dünne, stabile und effiziente Schutzschichten aus Metalloxiden für PEC-Zellen.

Schlüssel zum Erfolg: Grenzflächen auf atomarer Ebene

Um die Stabilität und Effizienz der Zellen zu maximieren, untersuchen die Forscher die Grenzflächen auf atomarer Ebene. Dies geschieht im Zentrum für Mikro- und Nanotechnologien der TU Ilmenau mithilfe modernster Technologie.

Ein weiterer wichtiger Schritt: Realistische Arbeitsbedingungen

Neben der Optimierung der Grenzflächen müssen die PEC-Zellen auch unter realistischen Arbeitsbedingungen im Kontakt mit einem Elektrolyten, untersucht werden. Dies ist notwendig, um die komplexen Verluste der Photospannung und die Ladungsträgerdynamik an den Grenzflächen zu verstehen.

Das Projekt ‚PARASOL‘ wird in den nächsten sechs Jahren mit rund 2,8 Millionen Euro in der Förderrichtlinie SINATRA (Nachwuchsgruppen für „Künstliche Photosynthese“ und „Nutzung alternativer Rohstoffe zur Wasserstofferzeugung“) unterstützt. | Foto: Fotoquelle

Erwartungen und Potenzial

Das „SINATRA: PARASOL“-Projekt hat das Potenzial, die solare Wasserstoffproduktion grundlegend zu verbessern. Gelingt das Projekt, könnte die wettbewerbsfähige Umwandlung von Sonnenenergie in grünen Wasserstoff vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in der Energieversorgung, der Industrie und der Gesellschaft eröffnen.

Unser Fazit

Die Forschung der TU Ilmenau im Bereich der PEC-Zellen leistet einen richtungsweisenden Beitrag zur Entwicklung nachhaltiger und sauberer Energiequellen. Die innovativen Ansätze des Projekts PARASOL könnten einen Meilenstein auf dem Weg zur Wasserstoffwirtschaft der Zukunft darstellen. (tl)

Jury veröffentlicht Longlist für Innovationspreis Thüringen 2023

Jury veröffentlicht Longlist für Innovationspreis Thüringen 2023And the winners are:… Auf die endgültige Antwort müssen wir noch warten. Gleichwohl: Die Gewinner des Innovationspreises...

Axiom Space bekommt LiDAR-Sensor der Jena-Optronik

Axiom Space bekommt LiDAR Sensor der Jena OptronikDas amerikanische Start-Up Unter­nehmen Axiom Space aus Houston, Texas, wird mit der „Axiom Station“ die erste private Raum­station...

So kann die Wirtschaft von der Transformation profitieren

So kann die Wirtschaft von der Transformation profitierenEine neue Studie der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) zeigt:Deutschland mit großem Anteil an grünen Schlüsselmärkten | Foto: j-mel - stock.adobe.comDie deutsche Wirtschaft ist ein wichtiger...

Eine Erfolgsgeschichte „alter“ und „neuer“ Industrie

Eine Erfolgsgeschichte „alter“ und „neuer“ IndustrieEin altehrwürdiges Unternehmen der Metallbranche steht vor den Herausforderungen des digitalen Wandels und findet mit der Vitalität von zwei Start-ups eine Lösung. Durch ihr vertrauensvolles Miteinander im Rahmen des...

Gastbeitrag von Prof. Dr.-Ing. Christian Döbel: KI-Prädiktionsmodell für Feldausfallrisiken

Vorhersagen können, wann ein Ausfall drohtIm Rahmen eines Produktions- und Bedatungsprozesses von Maschinen und Produkten fallen sehr viele Daten an,die gezielt zur Verbesserung dieser...

Lebensdauer von Batterien im Fokus industrienaher Forschung

Lebensdauer von Batterien im Fokus industrienaher ForschungDie deutsche Niederlassung des Batterieproduzenten Contemporary Amperex Technology Co., Limited (CATL) und das...

Nichtstaatliche Medizinische Hochschule

Nichtstaatliche Medizinische HochschuleErfurt wird Sitz der nichtstaatlichen medizinischen Hochschule HMU Health und Medical University (HMU). Das teilten Thüringens Wissenschaftsminister Wolfgang Tiefensee und die Geschäftsführerin der HMU Health and Medical...

Jena: Fraunhofer IOF feiert Geburtstag und Richtfest

Jena: Fraunhofer IOF feiert Geburtstag und Richtfest Vor 30 Jahren wurde dort das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF gegründet.Das Institut feierte am 7.Juli 2022 drei Jahrzehnte Optik- und Photonikforschung mit einem Jubiläumsfest und dem...

Als Arbeitgeber heute schon an morgen denken

Als Arbeitgeber heute schon an morgen denkenWo Dinge produziert werden, werden auch Ressourcen verbraucht.Thüringens Umwelt- und Energieministerin Anja Siegesmund | Fotos: NAThüringenLange Zeit galten Ökonomie und Ökologie als unvereinbare Gegensätze. Aber das Bild...

Mantos und Commerzbank: Mit strategischem Weitblick die Zukunft gestalten

Mantos und CommerzbankMit strategischem Weitblick die Zukunft gestaltenWie ein Thüringer Lebensmittelproduzent und seine Hausbank die Transformation als gemeinsame Chance begreifen.Foto:...
Share This