Solarenergietechnik der nächsten Generation

eine Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung

Im Bereich der Solarstromerzeugung soll die Förderung im Rahmen dieser Bekanntmachung dazu beitragen, den Einsatz von Dünnschichtsolarzellen aus Verbindungshalbleitern und aus amorphem sowie mikrokristallinem Silizium in der Energieversorgung zu verstärken. Förderwürdig sind Forschungsarbeiten, die entweder der Klärung entscheidender wissenschaftlicher Fragen bei den bekannten Dünnschichtsolarzellen-Typen dienen oder Ansätze für völlig neuartige Dünnschichtsolarzellen eröffnen. Hierbei ist der Einsatz von experimentellen und theoretischen Methoden aus einander ergänzenden Wissenschaftsdisziplinen besonders erwünscht.

Wissenschaftliche Fragen und Herausforderungen sind in diesem Zusammenhang u.a. die Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Solarzellen durch materialwissenschaftliche Innovationen, durch neuartige Absorbermaterialien, durch Ausnutzung der Eigenschaften von Nanostrukturen; die Verbesserung des Verständnisses physikalischer Vorgänge zum Beispiel durch die Untersuchung von Strukturparametern und physikalischen Eigenschaften von Halbleiter-schichten, deren Wachstumsverhalten, der Defektchemie oder der Auswirkung von Grenzflächen-effekten; Anwendung neuer experimenteller und analytischer Methoden wie zum Beispiel Echtzeitanalyse oder moderne mathematische Simulationsverfahren; sowie die Ausnutzung von Synergien mit anderen Forschungsfeldern wie zum Beispiel, Mikroelektronik, Bionik.

Wasserstoff kommt als Sekundärenergieträger für ein künftiges nachhaltiges Energieversorgungs-system in Betracht, sofern eine wirtschaftliche, umwelt- und klimaverträgliche Herstellung erreicht werden kann. Seine bisher praktizierte Herstellung mit Elektrolyseverfahren ist nur in Ausnahmefällen wirtschaftlich sinnvoll und ohne CO2-Emission durchführbar. Die Nutzung von alternativen Prozessen steht noch am Anfang ihrer Entwicklung, stellt aber eine verfolgenswerte Option in einem langfristig angelegten, nachhaltigen Energieszenario dar.

Förderbar im Rahmen dieser Bekanntmachung ist z. B. ein interdisziplinär angelegtes Forschungsvorhaben, das die Nutzbarmachung der solarbiologischen Wasserstofferzeugung zum Gegenstand hat, also die Überführung spezieller Prozesse der natürlichen Photosynthese in Verbindung mit enzymatischen Reaktionen in eine effiziente Wasserstofferzeugung. Sämtliche Arbeiten, die im Zusammenhang mit der Überführung von Grundlagenwissen in technologische Umsetzung für eine innovative Wasserstofferzeugung stehen, sind Gegenstand der Förderung. Hierzu zählen insbesondere:

  • Weiterentwicklung der natürlichen Biowasserstofferzeugung durch Entwicklung O2-toleranter Hydrogenasen, Optimierung des Photosyntheseapparates, Design einfacher Organismen und Entwicklung geeigneter Bioreaktoren
  • Verbesserung der semiartifiziellen Systeme durch Maximierung der Effizienz und Langlebigkeit von oberflächenimmobilisierten Systemen und Kombination und Adaption geeigneter biologischer Systeme unter Verwendung künstlicher Elektronenüberträger
  • Aufbau und Optimierung geeigneter artifizieller Systeme durch Entwicklung von Systemen zur lichtinduzierten Ladungstrennung aus H2O und Entwicklung von Hydrogenasen zur Protonenreduktion und Kombination der beiden Komponenten
  • Untersuchung der Wasserstofferzeugung in photochemischen, Halbleiter- und hybriden Systemen - analog zur Untersuchung photobiologischer Systeme

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