Fachgruppe Materialien für Speicher- und Regenerative Energiesysteme

Signifikante Fortschritte in der Material- und Werkstoffforschung sind für eine erfolgreiche Energiewende in Deutschland von entscheidender Bedeutung. Die Fachgruppe „Materialien für Speicher- und Regenerative Energiesysteme“ fokussiert sich insbesondere auf Materialen mit photoelektrischen, thermoelektrischen und elektrochemischen Eigenschaften.

Die Erforschung photoelektrischer Materialien zielt darauf ab, effizientere Bauelemente und Systeme zur direkten Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie für eine nachhaltige Energieversorgung zu entwickeln. Hierbei werden sowohl nanostrukturierte anorganische Materialien (insbesondere Silizium, Germanium) als auch organische Materialien (z.B. konjugierte Polymere, Farbstoffe) bzw. eine Kombination beider für den Einsatz in neuartigen Solarzellen entwickelt und erste Prototypen auf Funktion, Effizienz und Langzeitstabilität untersucht.

Neben Materialien zur Energie-Wandlung beschäftigt sich die Fachgruppe mit der Erforschung von Materialien zum Energie-Recycling. Hierbei konzentrieren sich die Forschungsarbeiten vor allem auf die Herstellung und Charakterisierung nachhaltiger, nicht-toxischer, thermoelektrischer Materialien, die als Wandler von Abwärme in elektrische Energie oder als Peltierkühler verwendet werden können.

Eine wesentliche Verkürzung der Entwicklungszeiten und -kosten für neue Energiematerialien wird durch begleitende rechnergestützte, quantenmechanische Berechnungen thermoelektrischer Eigenschaften, basierend auf der Dichtefunktionaltheorie erreicht. Dadurch können die Eigenschaften der Materialien (Materialzusammensetzung, etc.) bereits in der Designphase optimiert werden.

Der Innovationszyklus wird durch die Erforschung von Materialien zur Energie-Speicherung geschlossen. Diese Forschungsarbeiten fokussieren sich vor allem auf die Entwicklung von Materialien für eine effiziente und sichere Energiespeicherung, wie z.B. mit Batterien. Insbesondere steht hierbei die Ausnutzung der hohen Speicherkapazität mikrostrukturierter Siliziumoberflächen im Vordergrund der Forschungsarbeiten.

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