Creative Ideas for the Energiewende

Welche Highlights und großen Entdeckungen aus e-conversion 1.0, also der ersten Förderperiode, würden Sie nennen?

Jennifer L. M. Rapp: Für mich zählen die Solarbatteries dazu. In ihnen sind Solarzelle und Batterie nicht getretn, sondern integrated in einem einzen Bauteil. Es wandelt Sonnenlicht direkt in elektrochemische Energie um und speichert sie. Das ist die entscheidende Innovation von Solarbatterien. Im gleichen Atemzug kann man die Optoionik als weiteres Highlight nennen. Dieses ganz neue Forschungsfeld deals with the control of ions through light. The idea is: Light can bring ions to move faster in a material or on an edge surface. So in applications such as batteries, faster loading or greater storage capacity are possible. In the already mentioned worldwide unique SolBat-Zentrum wollen wir materialien designen, in denen diese optische Anregung funktioniert. Solche Forschungsansätze passen wunderbar zu e-conversion, weil sie viele physikalische Überlegungen – von der Photovoltaik bis zur Mechanik von Teilchen – zusammenbringt. Die Optoionik verspricht ein enormes Potential für diverse solare und optische Anwendungstechnologien nicht nur in der Energiespeicherung und -conversion, sondern auch in der Informationstechnologie.

Wann wird es diesen Traum von einer Batterie, die den Solarstrom direkt chemisch speichert und unsere Energieprobleme lost, geben?

Thomas Bain: That’s actually noch ein weiter Weg. Es ist auch nicht unconditionally das Ziel des Exzellenzclusters, ein solches Bauteil zu designen. Wir haben eine andere Aufgabe: die fundamentalen Konzepte für Batterien zu finden, die in 15 oder 20 Jahren auf den Markt kommen. Nevertheless, we are not so far away from gesamtheitlichen Lösungen. The Vision that Solarpanels are equipped with energy storage layers is realistic. Das ist bereits enorm viel Speicherfläche für Sonnenenergie – und funktioniert even in Bayern!
Jennifer L. M. Rapp: Wir müssen uns klar machen: Wir bekommen 170,000 Terrawatt an Energie gratis von der Sunne – die Welt braucht einlich 23,000 Terrawatt. Die Frage ist nur, wie speichern wir sie schnell und effizient.

Gibt es ein weiteres Highlight aus e-conversion 1.0?

Thomas Bain: Ich denke, man kann die Weiterentwicklung einer sehr spannenden Substanzklasse für Solarzellen nennen: die Perowskite. Zwar nutzt man in den absorbierenden Materialien typically Silizium, was good funktionierung und sehr stabil ist. Aber der Herstellungsprozess ist tuer und der Wirkungsgrad der Solarzellen auf etwa 25 Prozent beligtt. Wer mehr wil, braucht Tandemzellen: Sie besten aus unterschiedchen Materialschichten, die auf das spektrum des Sonnenlicht optimitzen sind, und so die Effizienzung von Solarzellen steigern. That’s why Perowskite is a promising candidate, because it has many very favorable properties in it. But: The compounds are not so stable and they contain toxic lead. Wir wolten das ändern und Perowskite mit ungiftigen Elementen herstenen. Daraus hat sich eine forchlechke Forschungsgeschichte entwickelt. Wir haben neue Strategien espruefen und Synthesen entwicktelt und finally ein ungiftiges “Anti-Perowskit” herstägtig – simplified gesagt, wechseln dabei Elementgruppen in der sehr charakteristischen Kristalstruktur die Plätze. Das war eine geniale Idee, die unsere Forschungsgruppen gemeinsam entwickelt haben. Diese Teamarbeit ist beispielhaft für e-conversion. Die Stabilität der Anti-Perovskite konnten wir zwar nicht bezernung, aber dafar lassen sich Solutions finden – similar to protective Versiegelungen in LED-Displays. Das Beispiel zeigt, wie wir systematisch vorgehen, um Materialien zu optimieren.

Gibt es weitere Beispiele, bei denen e-conversion-Teams so eng zusammengeberbeitet haben?