Pawel Buczek, HAW Hamburg
Michael Stückelberger, DESY

Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer umfassenden Charakterisierungsmethode auf der Grundlage der quantitativen röntgenangeregten optischen Lumineszenz (XEOL) mit räumlicher und zeitlicher Auflösung im Nanobereich. Diese Technik soll als Schlüsseltechnik in zwei Röntgen-Nanoprobe-Beamlines bei PETRA IV eingesetzt werden. Als Modellmaterial werden innovative Perowskit-Halbleitersysteme verwendet für eine effizientere Nutzung erneuerbarer Sonnenenergie (Photovoltaik-Anwendungen). XEOL nutzt die Abregung von hochenergetischen angeregten Elektronenzustände in den Halbleitern, um spezifische Informationen über die Elektronenenergieniveaus, die Ladungsträgerdynamik und die Diffusionslänge zu gewinnen. Diese Informationen können genutzt werden, um das Potenzial von Halbleitern im Allgemeinen und im Besonderen von neuartigen Dünnschichtmaterialien für photovoltaische und thermoelektrische Generatoren als erneuerbare Energiequellen zu evaluieren.

XEOL ist eine experimentell anspruchsvolle Methode. Auch die quantitative Interpretation der Ergebnisse ist keineswegs einfach, insbesondere bei komplexen Halbleitern, Nanostrukturen oder organischen Materialien. Daher kombinieren wir die Experimente mit modernsten quantenbasierten Hochleistungs-Computersimulationen.

In diesem Projekt nutzen wir diese Kombination aus experimentellen und theoretischen Methoden, um XEOL für Anwendungen bei PETRA IV weiterzuentwickeln und die Anwendung anhand eines relevanten Halbleitersystems zu demonstrieren. Die Ergebnisse der Zusammenarbeit werden das grundlegende Verständnis der Systeme und ihre technische Anwendbarkeit bei der Erzeugung erneuerbarer Energien vorantreiben.