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)

Kreisläufe zu schaffen, ist ein komplexes Projekt

Kreisläufe zu schaffen, ist ein komplexes Projekt Ressourceneffizienz hat ökonomische und ökologische AspekteSeit dem 2. August dieses Jahres lebt die Menschheit für dieses Jahr auf Pump....

MonitorXXL: Schaufenster und Plakate waren gestern, Digital Signage ist Zukunft

Monitor XXLSchaufenster und Plakate waren gestern, Digital Signage ist ZukunftEs gab einmal eine Zeit, da wollten junge Leute „Schauwerbegestalter“ werden. Als solche konnten sie ihrer Kreativität bei der Dekoration von Schaufenstern oder Verkaufsräumen freien Lauf...

Dekarbonisierung als Wachstumsmotor: Unterstützung der Thüringer Wirtschaft auf dem Weg zur Klimaneutralität

Unterstützung der Thüringer Wirtschaft auf dem Weg zur Klimaneutralität Dekarbonisierung als WachstumsmotorDie Dekarbonisierung – also die Reduktion von CO₂-Emissionen – ist eine der...

IAB-Tage: Ressourcenschonung und CO2-Einsparung durch Flüssigböden

IAB-Tage Baustoffe: Ressourcenschonung und CO2-Einsparung durch FlüssigbödenDie "IAB-Tage Baustoffe" fanden erstmals am 25. Januar in Weimar statt. Sie versammelten Experten aus der...

PETKUS: Seit 170 Jahren traditionell Weltspitze

PETKUS Technologie GmbHSeit 170 Jahren traditionell WeltspitzeIm Jahr 1852 begann am Fuße der Hörselberge eine Erfolgs­geschichte. PETKUS Gründer Christian Friedrich Röber startet in...

Cornelius Ober GmbH: Energie- und Fördermittelberatung aus einer Hand

Cornelius Ober GmbHEnergie- und Fördermittelberatung aus einer HandDie in Eisenach beheimatete Cornelius Ober GmbH hat sich in den zurückliegenden Jahren einen hervorragenden Ruf in Sachen Energieberatung für Unternehmen, Privatpersonen und öffentliche Einrichtungen...

Kimm GmbH & Co. KG, DAS LEHMWERK und MFPA Weimar: Gemeinsam für nachhaltiges Bauen

Kimm GmbH & Co. KG, DAS LEHMWERK und MFPA WeimarGemeinsam für nachhaltiges BauenDie Baubranche steht vor großen Herausforderungen: Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung sind zu...

Zeiss als Weltmarktführer ausgezeichnet

Zeiss als Weltmarktführer ausgezeichnet Thüringen ehrt Carl Zeiss Jena GmbH, Carl Zeiss Meditec AG und Carl Zeiss Microscopy GmbHFast einhundert Thüringer Unter­nehmen rangieren unter...

Röchling Medical – Ein Standort für die Gesundheit

Röchling Medical NeuhausRöchling Medical – Ein Standort für die GesundheitSie wirken auf den ersten Blick recht unspektakulär: kleine Fläschchen, Döschen und Verschlüsse aus Kunststoff für die Verpackung von Medikamenten.Aber der Schein trügt. Es sind Produkte, die...

Quantenforschung: Der (Quanten-)Schlüssel zur Zukunft – Gastbeitrag von Prof. Dr. Andreas Tünnermann

Der (Quanten-)Schlüssel zur ZukunftThüringen wird zunehmend zu einem Knotenpunkt der euro­pä­ischen Quantenforschung. Doch um Forschungser­geb­nisse langfristig zu sichern und nutzbar zu...
Share This