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)

Qualitätskontrolle von Maßen und Oberflächen mittels KI

Gastbeitrag: GFE - Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V.Qualitätskontrolle von Maßen und Oberflächen mittels KIKunststoffe, metallische...

Photonics West: Jenaer Unternehmen auf Optik-Leitmesse präsent

Jenaer Unternehmen auf Optik-Leitmesse präsentDie weltweite Leitmesse der Optik-Branche, die SPIE Photonics West in San Francisco, fand auch in diesem Jahr wieder mit Jenaer Beteiligung...

IDloop erhält Förderung von der EU

IDloop erhält Förderung von der EU Jenaer Start-up kann kontaktfreien Handscanner zur Marktreife bringenEuropäische Union wählte Innovation des Thüringer Biometrie-Start-ups IDloop für...

Q-SOFT GmbH: Gemeinsames Verständnis für Informationssicherheit entwickeln

Q-SOFT GmbHGemeinsames Verständnis für Informationssicherheit entwickelnPandemie und Krieg in der Ukraine – diese zwei Ereignisse nehmen grundlegenden Einfluss auf die Wirtschaft. Mobiles Arbeiten und zunehmende Cyberattacken stellen IT-Verantwortliche vor...

ThIMo: Forschungsoffensive Digitale Mobilität erhält Fördermittel

Forschungsoffensive Digitale Mobilität erhält FördermittelDas Thüringer Innovationszentrum Mobilität (ThIMo) hat vom Freistaat Thüringen einen Zuwendungsbescheid über eine Förderung in...

Hand in Hand für innovativen Wirtschaftsstandort

Hand in Hand für innovativen Wirtschaftsstandort Forschungs- und Technologieverbund Thüringen e.V. und Thüringer Industrie- und Handelskammern erneuern ihre KooperationForschen und entwickeln beschleunigt den technischen Fortschritt, befeuert das Wirtschaftswachstum...

Maßgeschneidert vom Konzept bis zur Einführung

Tridelta Thermprozess GmbHMaßgeschneidert vom Konzept bis zur EinführungDie historischen Wurzeln der Tridelta Thermprozess GmbH liegen in der über 110-jährigen Geschichte der Herstellung technischer Keramik in Hermsdorf.1889 gründete das Porzellanunternehmen Kahla AG...

Bäckerei Bergmann: Eine Thüringer Erfolgsgeschichte mit Herz und Tradition

Bäckerei BergmannEine Thüringer Erfolgsgeschichte mit Herz und TraditionInmitten der malerischen Landschaft Thüringens, eingebettet in sanfte Hügel und grüne Felder, liegt das beschauliche...

Ein Innovationsnetzwerk für den Digitalstandort Jena

Ein Innovationsnetzwerk für den Digitalstandort Jena26 Unternehmen und Institutionen aus Jenas Digitaler Wirtschaft, Wissenschaft und Verwaltung haben den Verein Jena Digital gegründet.Jena Digital gegründet | Foto: JenaWirtschaft - Tina PeißkerMit dem Verein wird ein...

Mit rapid.tech 3D und Quantum Photonics setzt die Messe Erfurt neue Impulse

rapid.tech 3D & Quantum PhotonicsMit rapid.tech 3D und Quantum Photonics setzt die Messe Erfurt neue Impulse 13.–15. Mai 2025Als größter Messe- und Kongressstandort in der Mitte...
Share This