Anschlussprojekte | Sonderprojekte

Förderbeginn 01.07.2015

Energetics and charge carrier transport at the surfaces of inhomogeneous polycrystalline thin films for water splitting

Prof. Dr. Martin Stutzmann
Technische Universität München
Walter Schottky Institut

Dr. Francesca M. Toma
Lawrence Berkeley National Laboratory
Joint Center for Artificial Photosynthesis


Das Spalten von Wasser durch die photoelektrochemische Umwandlung von Sonnenenergie zu chemischer Energie ist ein vielversprechender Ansatz zur nachhaltigen Erzeugung von Wasserstoff- und Kohlenwasserstoff-Brennstoffen. Die Verwendung von Sonnenlicht zur Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff birgt einige thermodynamische Herausforderungen. Die größten Effizienz-Verluste sind bei der Oxidationsreaktion zu beklagen. Aus diesem Grund wurde in den letzten Jahren ein Augenmerk auf die Entwicklung von n-Typ Halbleiter-Dünnschichten gelegt, die Licht effizient absorbieren und Wasser oxidieren. Ein vielversprechendes Material zur Herstellung solcher Photoanoden ist Bismuthvanadat (BiVO4), welches aufgrund seiner Bandlücke von ~2.4-2.5 eV und seiner chemischen Stabilität traditionellen Halbleitern wie Si oder GaAs überlegen ist. Bei diesem Material treten jedoch immer noch Probleme wie chemische und Photo-Korrosion sowie unvollständige Trennung von optisch angeregten Elektron-Loch Paaren auf. Das Ziel dieses Projekts ist es, Potential- und Energieprofile an BiVO4-Oberflächen zu charakterisieren, deren Zusammensetzung zu bestimmen und zu analysieren, wie Materialunregelmäßigkeiten den lokalen Transport von Ladungsträgern und die photochemische Stabilität beeinflussen. Mit Hilfe von Rasterkraftmikroskopie wollen wir die Beziehung zwischen Energetik, Transport und Kinetik auf unterschiedlichen Längenskalen verstehen, um Effizienz und Stabilität des Materials zu steigern und dessen Herstellung zu optimieren.

Projekt-Website:
www.wsi.tum.de/E25.