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APT4BAT: Role of the alkalis in the solid electrolytes of battery devices. Hybrid renewable systems: combination of a solar PV with battery Storage.

Eine sehr vielversprechende Möglichkeit, die gewonnene elektrische Energie zu speichern, ist die Batterie. Mit einem hybriden Solarzellen- und Batteriegerät wären wir in der Lage, lebende Systeme in der Natur nachzuahmen: Die Energie ist geerntet und gespeichert.
Die Frage ist wie wäre es, eine Solarzelle mit einer Lithium- oder Natrium-Ionen-Batterie zu kombinieren (einer der vielversprechendsten Speichergeräte, die derzeit verfügbar sind)? Die Strategie zur Gewinnung selbstaufladbarer Lithium-Ionen-Batterien ist von großer Bedeutung und wird in letzter Zeit von zahlreichen Forschern intensiv untersucht. Betrachtet man Cu(In,Ga)Se₂-Dünnschichtsolarzellen, so sind Alkalien wie Na, K, Rb wesentliche Dotierstoffe, um eine hohe Zellleistung mit einem derzeitigen Wirkungsgrad von etwa 23.35 % zu gewährleisten. Aber auch Alkalien wie Li und Na spielen eine entscheidende Rolle in der Ionenbatterie. Daher könnte die Entwicklung eines hybriden Solarzellen-Batterie-Geräts, in dem Alkalien gemeinsam genutzt werden, eine sehr vielversprechende Strategie sein. Genauer gesagt könnte ein hybrides Solarzellen-Batterie-Gerät dazu beitragen, das größte Problem der Ionenbatterie zu unterdrücken: Überschüssige Alkalien sammeln sich an den Grenzflächen an und führen zur Versprödung der Grenzflächen.

In einem hybriden Solarzellen-Batterie-Gerät kann der in der Li-Ionen-Batterie vorhandene Li-Überschuss jedoch in die Solarzelle diffundieren. Dies ähnelt sehr der Art und Weise, wie die Alkalien in die Standard-Dünnschicht-Solarzellen eingebracht werden, d. h. sie stammen aus dem Kalk-Natron-Glassubstrat und werden während des Wärmebehandlungsprozesses in das Solargerät eingebracht. Natürlich gibt es in dem vorgeschlagenen Forschungsthema viele offene Fragen, die mit der Schnittstelle zwischen den beiden verfügbaren Systemen (Solarzellen und Batterie) zusammenhängen, wie z. B.:

• Welchen Einfluss hat Li auf die chemischen und opto-elektronischen Eigenschaften der Absorberschicht der Solarzelle?
• Sind Co und Mn auch in die Solarzelle diffundiert?
• Welchen Einfluss haben sie auf die Gesamteigenschaften des Materials?

Daher werden die Atomsondentomographie und das Konzept der korrelativen Mikroskopie eingesetzt, um diese offenen Fragen zu beantworten, aber auch ähnliche offene Fragen, die in anderen bestehenden Projekten bestehen.