Untersuchung der zugrunde liegenden Korrosionswege von photoelektrochemischen Solarzellen in Elektrolyten

In meiner Doktorarbeit untersuche ich die zugrunde liegenden Korrosionswege von photoelektrochemischen Solarzellen in Elektrolyten. Für eine praktische Umsetzung des vollständig integrierten PEC-Ansatzes ist es entscheidend, die Lebensdauer des Systems von Stunden/Tagen auf Monate/Jahre stabiler Wasserstoffproduktion zu verlängern.

Dies kann durch elektrochemische Passivierung der AlInP-Fensterschicht erreicht werden, wobei die Grenzfläche zwischen Halbleiter und Elektrolyt am anfälligsten für Korrosion ist. Der Zerfall der lichtabsorbierenden Schichten und der damit verbundene Rückgang von Spannung und Strom haben sich als die schädlichsten Faktoren für die langfristige Wasserstoffentwicklung erwiesen. Dieser Weg kann vernachlässigbar gering sein, wenn die Photokathode durch eine chemisch beständige, transparente Schicht auf der Oberseite des Bauelements passiviert wird.

Typischerweise wird dies durch die Abscheidung von Metalloxiden wie Titan und Aluminiumoxid in Atomlagenabscheidungsverfahren erreicht. Im Rahmen des H2Demo-Projekts wurden mit dieser Methode vielversprechende Ergebnisse erzielt. Eine zweite Option für die Grenzflächenpassivierung kann jedoch in der elektrochemischen Abscheidung der entsprechenden Elemente in Kombination mit einer kontrollierten Oberflächenoxidation bestehen.

Meine Dissertation zielt darauf ab, zu verstehen, wie eine solche (photo-)elektrochemische Schichtabscheidung auf atomarer Ebene unter Verwendung der Reflektionsanisotropiespektroskopie (RAS) gesteuert werden kann. Der Schwerpunkt liegt auf der Erzielung einer ultradünnen, gut geordneten Passivierungsschicht, die keine zusätzlichen Widerstände einführt, sondern die Systemstabilität verbessert.