Projektdaten

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Passivierungsschutzschichten für Multiabsorber-Hochleistungsbauelemente für die photoelektrochemische Herstellung von Solarbrennstoffen

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Ziel meines vorgeschlagenen Projekts ‚PARASOL', ist stabile und effiziente Metalloxid-Passivierungsschutzschichten mit Multiabsorber-photoelektrochemischen (PEC)-Zellen, die aus einer Kombination von III-V-Halbleitern und Si bestehen, durch angepasste energetische Kopplung zu integrieren. Die III-V Photoabsorbern werden mittels metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung an der Technischen Universität Ilmenau (TUIL) in Reinraumbereich von Fachgebiet von Prof. Hannappel präpariert. Die Metalloxid-Schutzschichten werden mittels Atomlagenabscheidung am Helmholtz-Zentrum Berlin in den Laboren der Gruppe von Prof. van de Krol abgeschieden. Beide Methoden sind industriell skalierbar. Die III-V-Halbleiteroberfläche wird durch die Kombination von optischer in situ Spektroskopie und Photoelektronenspektroskopie (PES) präzise abgestimmt, um eine defektfreie Heterogrenzfläche zu erreichen. Die Oberflächenpräparation des III-V-Halbleiters beeinflusst die Nukleation der Metalloxid-Schutzschicht und die elektronische Anpassung der Heterogrenzfläche. Insbesondere die Absorption von Sauerstoff und die Bildung von Ladungsträger-Trapping-Bindungen hängt stark davon ab, ob die Oberfläche durch das Gruppe-III- oder Gruppe-V-Element terminiert ist. Die Abscheidung der ersten Monolagen der Metalloxidschicht wird im Detail untersucht und die Heterogrenzfläche mit PES untersucht. Spezifische Modifikationen der Sequenz der Metall- und Sauerstoff-Präkursoren werden eingeführt. Die Passivierungsschichten werden hinsichtlich Zusammensetzung, Kristallinität und Morphologie analysiert. Die entwickelten Metalloxid-Passivierungsschichten werden mit III-V-auf-Si-Photoabsorbern vom Fraunhofer ISE sowie mit Katalysatoren von der TUIL im FG von Prof. Bund (FG Bund) integriert. Die Stabilität, Gasentwicklung und die Ladungsträgerdynamik im Bulk und an Grenzflächen der PEC-Zelle wird in enger Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet von Prof. Hannappel untersucht.