Projekte
SolStore II
In meinem aktuellen Projekt entwickele ich Mehrfachsolarzellen, um die entstandene Lücke zu schließen, wenn eine höhere Ausgangsspannung erforderlich ist. Das Ziel ist es, die Energiedichte von photoelektrochemischen Geräten zu erhöhen. Wenn die Gesamtgröße begrenzt ist, haben sich Mehrfachsolarzellen als Alternative zu Modulen erwiesen. Dies kann bei kleinen Stromanwendungen der Fall sein.
Erstbetreuer
Dr. Uli Würfel
PhD Projekt
SolStore
Meine Arbeit konzentrierte sich auf die Entwicklung von photoelektrochemischen Geräten, die organische Solarzellen und Speichermedien integrieren, um kleine Energieanwendungen im Rahmen des Internet der Dinge zu betreiben. Wir identifizierten drei Integrationsmodi, die in ihrer Komplexität von Modus I, über Modus II hin zu Modus III reichen. Modus I beinhaltet verdrahtete Verbindungen zwischen den einzelnen Gewinnungs- und Speichergeräten. In Modus II erreichen wir eine monolithische Integration der Bestandteile. Modus III hingegen erfordert multifunktionale Materialien, die in der Lage sind, simultan Energie aufzunehmen und zu speichern.
Projektergebnis
Im Wesentlichen realisierten wir Modus-II- und Modus-III-Geräte, was beweist, dass dieser Ansatz für die Stromversorgung kleiner Geräte geeignet ist. Bei Modus II verwendeten wir etablierte und leistungsstarke organische Solarzellen für die Energiegewinnung, die wir monolithisch mit Superkondensatoren und Li-Ionen-Batterien für die Speicherung kombinierten. Dies erwies sich als eine vielseitige Lösung für die Stromversorgung kleiner autonomer Geräte. Zudem schlugen wir eine neue Leistungskennzahl für die Gesamtleistungsbewertung des Geräts vor, die die Energienutzung des Zyklus für einen Fotolade-Entlade-Prozess berücksichtigt. Als Schlüsselfaktoren für das Erreichen einer hohen photoelektrochemischen Leistung identifizierten wir die Bedeutung der Beleuchtungszeit, der Entladeströme und die sorgfältige Kontrolle dieser Variablen und der Solarzellenparameter.
Für Modus III untersuchten wir konjugierte Donor-Akzeptor-Copolymere auf Phenothiazinbasis als geeignetes multifunktionales Material. Die Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass die Herstellung multifunktionaler Materialien möglich ist, verdeutlichten aber auch die damit verbundenen Herausforderungen. Der Balanceakt zwischen den Eigenschaften, die sowohl die Anforderungen an die Ladungsspeicherung als auch die an die Leistung der Solarzellen erfüllen müssen, kann zu Konflikten führen. Daher kann es sein, dass die optimalen multifunktionalen Materialien in beiden Arten von Geräten nur eine mäßige Leistung aufweisen.
Link zur Dissertation: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ente.202301421
Erstbetreuer und Dissertation
Dr. Uli Würfel