Zum Inhalt
Der Fokus der Nachwuchsgruppe "Kontrolle des Ladungstransports in mehrschichtigen Halbleiterelektroden für selektive CO2 Reduktion" liegt insbesondere auf der Untersuchung spezieller Halbleiterschichtsysteme. Heute bekannte Halbleitermaterialien, die zur direkten Umwandlung von Sonnenlicht in speicherbare Energieträger verwendet werden, sind unter realistischen Operationsbedingungen nicht stabil. Vereinfacht gesagt, entweder die Halbleiter lösen sich auf oder sie verlieren ihre Oberflächenaktivität. Daher wird das vorgeschlagene Projekt sowohl neuartige Materialsysteme, als auch fundamental neue Lösungsansätze zur Materialstabilisierung, z.B. mit ultradünnen Passivierungsschichten, erforschen.
Eine spezielle Herausforderung der CO2 Reduktion ist zudem das oft mehrere Umwandlungsreaktionen gleichzeitig ablaufen und so verschiedenste, auch ungewollte, Produkte generiert werden. Zur Verbesserung der Selektivität der CO2 Reaktion ist es deshalb notwendig den Ladungstransfer in solchen mehrschichtigen Halbleiterelektroden zunächst zu verstehen und dann gezielt zu steuern. Um Letzteres zu erreichen sollen in der Nachwuchsgruppe mehrschichtige Halbleiterelektroden mit speziellen, katalytischen Nanopartikeln kombiniert werden.
Häufig wurden in der Physik spezielle Modelsysteme und -materialien unter Laborbedingen, wie z.B. im Vakuum, untersucht. Ein wichtiger Bestandteil meiner Arbeitsgruppe wird daher die Charakterisierung der Materialeigenschaften und des Ladungstransport unter möglichst realistischen Operationsbedingungen sein. Dazu sollen sowohl Methoden der Halbleiterspektroskopie als auch der nanoskaligen Rastersondenmikroskopie zum Einsatz kommen. Langfristig soll diese Forschung dazu beitragen die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu überwinden und eine nachhaltige Versorgung mit erneuerbaren Energien in Zukunft zu ermöglichen.
Wer spricht
Dr. Laura Räuber (Podcast-Intro und Interview) ist Referentin für Digitale Kommunikation der BAdW.
Dr. Johanna Eichhorn ist Physikerin, arbeitet an der TU München und ist Mitglied im Jungen Kolleg der BAdW. Neben der Leitung der dortigen Nachwuchsgruppe arbeitet Frau Eichhorn im Jungen Kolleg an Ihren Forschungsprojekt "Stabilizing energy materials for photoelectrochemical conversion reactions": Die photoelektrochemische Umwandlung von Sonnenenergie in speicherbare Energieträger ist eine vielversprechende Strategie um auch in Zukunft eine zuverlässige und nachhaltige Energieversorgung sicherzustellen. Die größten Herausforderungen hierbei sind der niedrige Wirkungsgrad und die Instabilität der Photoelektroden unter den vorherrschenden Betriebsbedingungen. Zur Realisierung von effizienten und langlebigen Photoelektroden untersucht das Forschungsprojekt neuartige Materialien mit verbesserten Eigenschaften und entwickelt mehrschichtige Photoelektroden mit verbesserter Stabilität.
