Die Physikerin Dr. Safa Shoai von der University of Queensland, Australien, gehört zu den insgesamt sieben Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftlern, die in diesem Jahr den renommierten „Sofja-Kovalevskaja-Preis“ erhalten, der von der Alexander von Humboldt-Stiftung vergeben wird. Die mit jeweils bis zu 1,65 Millionen Euro dotierte Auszeichnung soll jungen Forschungstalenten den Aufbau eigener Arbeitsgruppen an deutschen Gasteinrichtungen ermöglichen. Safa Shoai, gebürtige Iranerin, wird fünf Jahre lang am Institut für Physik und Astronomie der Universität Potsdam als Gast von Prof. Dr. Dieter Neher forschen.
Wenn es nach Safa Shoai geht, könnten die Solarzellen der Zukunft organisch sein. Organische Halbleiter, insbesondere halbleitende Polymere, kombinieren exzellente elektronische und optische Eigenschaften mit Flexibilität und mechanischer Stabilität. Sie können daher nicht nur in Solarzellen, sondern auch in flexiblen Displays oder biokompatibler Elektronik eingesetzt werden. Doch noch ist deren Wirkungsgrad deutlich niedriger als die der herkömmlichen, aus Silizium bestehenden Solarmodule. Deshalb erforscht die Physikerin jetzt wichtige Grundlagen, um organische Solarzellen effizienter und produktionstechnisch günstiger zu machen.
Solarzellen bestehen üblicherweise aus einem Gemisch zweier Materialien, dem sogenannten Elektrondonator- und dem Elektronakzeptor, eingebettet zwischen zwei Kontakten. Und das passiert: Nach der Absorption von Licht überträgt der Donor idealerweise ein Elektron auf den Akzeptor. Zurück bleibt eine positive Ladung (ein Loch) auf dem Donor. In einem nächsten Schritt müssen das negativ geladene Elektron und das positiv geladene Loch getrennt zu den Kontakten geführt werden – nur dann entsteht elektrischer Strom. Dieser Vorgang ist genau jener Prozess, der in organischen Solarzellen noch nicht ausreichend effizient funktioniert. Grund dafür ist, dass sich Elektron und Loch elektrisch anziehen und damit rekombinieren können, bevor sie die Kontakte auf getrennten Wegen erreichen. Genau hier setzt die Forschungsarbeit von Safa Shoai an. Sie möchte durch eine genaue Kontrolle der Morphologie der photoaktiven Blendschicht lernen, welche Mechanismen die Rekombination der photogenerierten Elektronen und Löcher bestimmen. Müssen die Domänen der einzelnen organischen Halbleiter kristallin oder amorph sein? Wie eng müssen Donator und Akzeptor miteinander vermischt werden? Welche Anforderungen sind an die chemische Struktur von Donator und Akzeptor zu stellen? Das sind Fragen, um die es in den Untersuchungen der Wissenschaftlerin geht. Um Antworten zu bekommen, testet Safa Shoai eine Vielzahl von organischen Halbleitern mit maßgeschneiderten elektronischen Eigenschaften, kleine Moleküle wie auch Makromoleküle. Zur Analyse der Systeme kommen hochauflösende Verfahren zum Einsatz, etwa die transiente Femtosekunden-Absorptionsspektroskopie.
„Ich bin sehr begeistert, dass sich Safa Shoai für Potsdam entschieden hat“ freut sich ihr Gastgeber Dieter Neher. „Wir beschäftigen uns in der Arbeitsgruppe seit vielen Jahren mit der Photogenerierung und Bewegung von Ladungen in organischen und hybriden Solarzellen. Mit Safa Shoai wird eine Wissenschaftlerin zu uns kommen, die auf dem Gebiet der Rekombination von Ladungen in organischen Solarzellen, aber auch insgesamt in der Spektroskopie organischer Halbleiter ausgewiesen ist. Sie wird die derzeitigen Aktivitäten in idealer Weise ergänzen, methodisch wie thematisch.“
Safa Shoai wird voraussichtlich zum 1. Oktober ihre Arbeit an der Universität Potsdam aufnehmen und dann beginnen, ihre Nachwuchsgruppe aufzubauen. Ziel ist es, die aus dem Preis (rund 1,5 Millionen Euro) finanzierten Stellen möglichst schnell zu besetzen. Die Gastwissenschaftlerin wird eng mit verschiedenen Gruppen am Institut für Physik und Astronomie sowie am Institut für Chemie zusammenarbeiten, insbesondere mit Forschern des Fachgebiets „Funktionale weiche Materie“.
Zeit der Preisverleihung: 15. November 2016
Ort: Berlin, eine Einladung an die Medien folgt
Kontakt: Prof. Dr. Dieter Neher, Institut für Physik und Astronomie
Telefon: 0331 977-1265
E-Mail: neheruuni-potsdampde
Nina Hafeneger, Kristina Güroff, Humboldt.Stiftung, Telefon:0228/833-450 bzw.-455, E-Mail: nina.hafenegeruavhpde bzw. kristina.gueroffuavhpde
Internet: www.humboldt-foundation.de/presse; https://www.humboldt-foundation.de/web/dossier-kovalevskaja-preis.html
Medieninformation 27-07-2016 / Nr. 121
Petra Görlich
Universität Potsdam
Referat Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Am Neuen Palais 10
14469 Potsdam
Tel.: +49 331 977-1675
Fax: +49 331 977-1130
E-Mail: presseuuni-potsdampde
Internet: www.uni-potsdam.de/presse
Online gestellt: Edda Sattler
Kontakt zur Online-Redaktion: onlineredaktionuuni-potsdampde