Interesse am Thema Photovoltaik? Im Masterstudium Physik in Halle (Saale) seid Ihr richtig

Euch fasziniert eine zukünftige Energieversorgung nur von der Sonne? Ihr seid Bachelorstudenten in Physik und überlegt, wie es im Masterstudium weitergehen soll? Am Institut für Physik an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg könnt Ihr Euer Studium fortsetzen und Euch dabei in die Welt der Photovoltaik vertiefen.

… sucht Euch ein Thema rund um die Photovoltaik aus und nutzt die Möglichkeiten.

Die Uni in Halle an der Saale ist inzwischen einer der wichtigsten Standorte für die Erforschung von Photovoltaik in Deutschland. Dies belegen zahlreiche nationale und internationale Forschungsprojekte aktuell an der Naturwissenschaftlichen Fakultät II der Universität. Mit anderen Worten, die Forschung hier ist gut und vernetzt und wird stark gefördert. Aber was habt Ihr als angehende Masterstudenten  davon?

Jede Menge: Schreibt Euch in Halle in der Physik ein, sucht Euch ein Thema rund um die Photovoltaik und nutzt die vielfältigen Möglichkeiten.

Infos zur Einschreibung an der MLU findet Ihr hier. Bewerbt Euch doch einfach jetzt direkt über das Bewerbungsportal der MLU oder bis spätestens 31. August für das kommende Wintersemester. 

PS: Ihr könntet Euch in einem anderen Masterstudium auch ganz mit Erneuerbaren Energien beschäftigen

Das Solarzeitalter beginnt jetzt

Photovoltaik-Module kennt jeder. Sie sind unglaublich billig geworden und werden in riesigen Stückzahlen hergestellt. Übrigens nicht verwechseln: Mit Photovoltaik-Modulen wird Sonnenlicht nicht in warmes Wasser, sondern primär in elektrische Energie umgewandelt. Um zu verstehen, wie das funktioniert, braucht man schon ein bisschen Thermodynamik und sehr viel Halbleiterphysik. Das alles lernt ihr in unserer Vertiefung „Photovoltaik“ im Masterstudium Physik.  Aber warum braucht es  überhaupt noch Photovoltaik-Forschung, wenn es Solarmodule bereits auf dem Markt gibt?

Heutige Photovoltaik-Module haben Wirkungsgrade um 20%. Das ist schon sehr viel, vor allem wenn man bedenkt, dass eine Pflanze typischerweise nur einen Wirkungsgrad von 1% besitzt. Aber erstens könnten Photovoltaik-Module noch viel effizienter sein (theoretisch bis 85%) und zweitens könnten sie noch billiger und noch umweltverträglicher werden. Dazu werden moderne Konzepte wie z.B. Nanostrukturierung und Photonenmanagement erforscht. Selbst neuartige Halbleiter werden erprobt. Es gibt also noch viel zu lernen und zu tun. Denn das Solarzeitalter beginnt erst jetzt.

Photovoltaik: Ziel des Studiums

Im Masterstudium erweitert und vertieft ihr Euer Wissen aus dem Bachelorstudium. Weiterführende Vorlesungen in Experimental- und Theoretischer Physik helfen Euch Phänomene und die zugrundeliegenden Mechanismen besser zu verstehen. Wählt ihr die Vertiefungsrichtung „Photovoltaik“ erlernt ihr während des Studiums die Grundlagen

  • zur physikalischen Beschreibung
  • der wichtigsten Methoden zur Analytik
  • zur technischen Umsetzung

von photovoltaischen Systemen. Ihr werdet in Kontakt mit der Forschung auf dem Gebiet der Photovoltaik kommen und Euch im Laufe der zwei Jahre in Forschungsthemen einarbeiten und Eure Ergebnisse präsentieren. Dabei habt ihr die Gelegenheit selber Solarzellen zu bauen.

Themen Photovoltaik

  • Lichtfallenstrukturen für Siliziumsolarzellen
  • Ladungsträgerdynamik in Dünnschichtsolarzellen
  • Ultradünne Solarzellen
  • Solarzellen mit Zwischenband-Halbleitern
  • Computersimulation

Weiterführende Details findet Ihr auch in den aktuellen Stundenplänen und im Modulhandbuch

Trefft engagierte Wissenschaftler in Forschung und Lehre

Die insgesamt vier Fachgruppen mit Themen zur Photovoltaik am Institut für Physik und am Fraunhofer Institut für Siliziumphotovoltaik (Fraunhofer CSP) bilden deutschlandweit ein Zentrum für Photovoltaikforschung.

… einführenden und weiterführenden Themen zur Photovoltaikforschung …

Alles in allem forschen mehr als 40 Postdocs, Doktoranden, Master- und Bachelorstudenten an aktuellen Fragestellungen der Photovoltaik. Dabei gibt es anwendungsnahe Themen, die zusammen mit der Industrie bearbeitet werden, und grundlegende Themen, die vielleicht erst in etlichen Jahren eine Anwendung finden. Die Professoren der folgenden Fachgruppen bieten eine breite Palette an einführenden und weiterführenden Themen zur Physik der Solarzelle in ihren Vorlesungen für Euch an.

Wenn man heute Solarzellen und Solarmodule sieht, so sind sie meist blau und reflektieren unter flachem einfallenden Winkel relativ stark. Wir arbeiten dran, perfekt schwarze Solarzellen für alle Einfallswinkel mittels des Photonenmanagements zu designen und herzustellen. Ein weiteres Thema ist metallurgisches, also sehr schmutziges aber dafür extrem günstiges Silizium als elektronisches Material für die Photovoltaik zu etablieren.
 
Link zur Webseite der Fachgruppe
Dünnschicht-Solarzellen haben den Vorteil geringeren Energieverbrauchs bei der Herstellung und lassen sich besonders gut in Gebäude integrieren. Man spricht von der 2.Generation  von Solarzellen. Verschiedene Firmen in Deutschland und weltweit erforschen und produzieren bereits Dünnschicht-Solarmodule. Die Fachgruppe Photovoltaik am Institut für Physik beschäftigt sich mit dem Wachstum und der Charakterisierung von etablierten und neuartigen Halbleitern für Dünnschichtsolarzellen. Dabei stellt sie komplette funktionsfähige Solarzellen her und untersucht deren Eigenschaften. Ziele sind höhere Effizienz, noch geringere Schichtdicken und ungiftige, verfügbare Materialien.
 
Link zur Webseite der Fachgruppe
Die Forschung konzentriert sich insbesondere auf die Erhöhung des generierten Photostroms und die Verringerung der Bandlücke von Materialien, um den Gesamtwirkungsgrad zu erhöhen. So soll ein neues Kapitel der Photovoltaik eröffnet werden, das durch eine gezielte Kontrolle der Photoantwort charakterisiert sein wird. Eine gezielte Modifikation der ferroelektrischen und multiferroischen Materialien zielt dabei auf eine deutliche Verbesserung der Nutzbarkeit des Anomalen Photovoltaischen Effekts.
 
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Die Rückführung der Wertstoffe von Photovoltaik-Modulen nach Ablauf ihrer Lebensdauer stellt einen wichtigen Faktor der Energiewende und der Ressourcenplanung dar. Am Fraunhofer CSP werden neue Verfahren erprobt, um Wafer- und Zellschrott aufzureinigen, Trennprozesse aufzubauen und insbesondere das Solarsilizium wieder dem Stoffkreislauf zuzuführen. Hierzu stehen spezielle Aufschmelzanlagen zur Verfügung, welche über Induktionsheizung schnelle Aufheiz- und Abkühlprozesse erlauben.
 
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Sei Teil unseres Forschungszentrums: interdisziplinär und von überregionaler Bedeutung

Die Photovoltaik in Halle hat umfangreiche Förderung beim Bundesministerium für Forschung und Technologie (BMBF) eingeworben.

Die entsprechend gute Ausstattung könnt auch Ihr […] während der Praktika und der Masterarbeit […] nutzen.

Die finanzielle Unterstützung gab und gibt uns die Möglichkeit zusätzliche Mess- und Rechentechnik zu beschaffen. Die entsprechend gute Ausstattung könnt auch Ihr als Masterstudenten während der Praktika und der Masterarbeit in den einzelnen Arbeitsgruppen nutzen.

Die folgenden experimentellen und theoretischen Methoden kommen bei der Untersuchung zum Einsatz.

  • Rasterelektronenmikroskopie
  • Gasphasenabscheidung im Vakuum
  • Röntgendiffraktometrie
  • Zeitaufgelöste Photolumineszenz-Spektroskopie
  • Lithographie
  • Raman- und Infrarotspektroskopie

Gut vorbereitet auf dem Weg zur Promotion und in die Industrie

Falls die Photovoltaikforschung es Euch angetan hat, könnt Ihr Euch im Anschluss an Eure Masterarbeit um eine Promotionsstelle bewerben. Für „alte Hasen“ auf dem Gebiet der Photovoltaik, wie Euch, stehen die Chancen dann sehr gut. Sprecht dafür am besten mit Eurem Betreuer bzw. Betreuerin der Masterarbeit.

Wollt Ihr direkt in die Industrie einsteigen, stehen Euch alle Wege offen. Als Physiker habt Ihr eine breite Ausbildung und seid dadurch in vielen Bereichen einsetzbar.

Häufig gestellte Fragen

Verbaue ich mir als „Photovoltaik-Spezi“ nicht den Weg in andere Gebiete der Physik?

Jeder Physikstudierende bekommt eine breit gefächerte Ausbildung, so dass Euch nach dem Studium alle Türen offen stehen. Die in Richtung Photovoltaik steht halt nur ein Stück offener.

Beende ich mein Studium nach der  Masterarbeit mit dem “Master of Science”?

Kurz und knapp, ja, Euer Abschluss ist der “Master of Science”. Nach der Aufwärmphase kommt die Masterarbeit in einer der Fachgruppen. Wählt ein interessantes Thema und nach der Abgabe der Arbeit und Verteidigung fühlt Ihr Euch garantiert wie ein “Master of Science“ im Photovoltaikuniversum.