Forschen an Grenzflächen

Ein wichtiger Beitrag zur Energiewende: Umwandlung von Licht in speicherbare Energieformen.

Foto: Sven Döring (IPHT)

Die fossilen Energieträger sind endlich. Noch immer stammen rund 86 Prozent der genutzten Energie aus Öl, Gas oder Kohle. Zu viel angesichts steigernder Rohstoffpreise und dem Wissen der Begrenzung. Um die drohende Energiekrise abzuwenden, müssen kostengünstige, erneuerbare Energiequellen erschlossen und genutzt werden. Neben Sonne und Wind kann auch Wasser ein wichtiger Energieträger sein. 

Das Leibniz-Institut für Photonische Technologien (IPHT) forscht an entsprechenden Lösungen. Ein Ansatz ist die photokatalytische Wasserspaltung. Dabei wird Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff mithilfe von Licht gespalten. Die kostengünstige Erzeugung von Wasserstoff könnte in Zukunft Öl als primäre Energiequelle ablösen. Die Basis bildet die Erforschung funktionaler Grenzflächen zwischen Festkörpern und Molekülen, die am IPHT seit vielen Jahren einen hohen Stellenwert hat.

Die Forschung an Dünnschicht-Solarzellen mit einem verbesserten Wirkungsgrad hat sich das IPHT als weitere Aufgabe gestellt. Hierzu werden Solarzellen aus kristallinem Silizium auf kostengünstigem Glassubstrat hergestellt – mit deutlich weniger wertvollem Silizium als herkömmliche Zellen benötigen. In einem anderen Ansatz verwenden die Wissenschaftler Silizium-Stäbchen als Bestandteil von Dünnschicht-Solarzellen. Ein Teppich aus solchen „Nanorods“ dient als ideale Falle, in der sich das einfallende Sonnenlicht verfängt und in elektrische Energie umgewandelt wird.

Die Gewinnung regenerativer Energie aus Wind- und Wasserkraftanlagen trägt ebenso dazu bei, die natürlichen Ressourcen zu schützen. Diese Technologien sind hohen Belastungen ausgesetzt und entsprechend wartungsintensiv. Faseroptische Sensoren aus dem IPHT werden in Turbinen und Rotorblätter integriert, um die auf das Material einwirkenden Kräfte zu messen. Die ausgewerteten Daten helfen die Anlagen weiter zu optimieren und deren Effizienz zu steigern.

Mehr Informationen zum Leibniz-Institut für Photonische Technologien (IPHT)