Darum strahlen Perowskite hell? Ein Forschungsteam aus der Physik erkl\u00e4rt, wie Materialeigenschaften zukunftsweisender Halbleiter zustande kommen.
\nEs klingt paradox: Das Halbleitermaterial „Perowskit“ ist zu besonders hellem Leuchten f\u00e4hig, obwohl sein Grundzustand auf dunklen Exzitonen beruht. Warum das so ist, hat ein europ\u00e4isches Forschungsteam unter Marburger Leitung beleuchtet, indem es theoretische Vorhersagen und Messungen zur Deckung gebracht hat. Die Gruppe berichtet im Fachblatt „Advanced Energy Materials“ \u00fcber ihre Ergebnisse.
\nAls „Perowskite“ bezeichnet man Metall-Halogenide mit einer bestimmten Kristallstruktur, die einfache Herstellung und geringen Materialaufwand mit einem hohen Wirkungsgrad vereinen. Deshalb gelten sie als zukunftsweisende Kandidaten f\u00fcr Solarzellen oder andere Anwendungen. „Perowskite sind f\u00fcr ihre \u00fcberragende Licht-Materie-Wechselwirkung bekannt“, erl\u00e4uterte der Marburger Physiker Prof. Dr. Ermin Malic, der die Forschungsarbeit leitete. „Wenn man sie durch Licht anregt, zeigen sie selbst bei frostigen Temperaturen eine \u00fcberraschend intensive Emission.“
\nBestrahlt man Perowskite oder andere Halbleiter mit Licht, so entstehen elektrische Ladungen aus je einem negativ geladenen Elektron und einem positiv geladenen Loch, das einem fehlenden Elektron entspricht. Fachleute bezeichnen ein solches Elektron-Loch-Paar als „Exziton“. Wenn Exzitonen zerfallen, emittieren sie Licht.
\n„Es gibt aber auch Elektron-Loch-Paare, die nicht leuchten“, legte Malic dar. „Daher nennt man sie dunkle Exzitonen. Obwohl man dunkle Exzitonen nicht sehen kann, k\u00f6nnen siedie Lichtemission von Perowskiten entscheidend beeinflussen.“
\nWarum leuchten Perowskite so hell? „Die \u00fcberraschend effiziente Emission hat die wissenschaftliche Gemeinschaft verbl\u00fcfft“, berichtete Malic. Um den Grund f\u00fcr die intensive Abstrahlung herauszufinden, bestimmte das Team die Exzitonen-Feinstruktur und die Aufhellung dunkler Exzitonen bei geschichteten Perowskiten in Anwesenheit magnetischer Felder.
\nDaf\u00fcr nutzte das Forschungsteam eine Kombination von magneto-optischen Messungen bei niedrigen Temperaturen, die in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Paulina Plochocka am franz\u00f6sischen Forschungsinstitut CNRS in Toulouse durchgef\u00fchrt wurden, mit einer ausgefeilten Vielteilchentheorie, die in Marburg entwickelt wurde. „Indem wir in dieser gemeinsamen Theorie-Experiment-Studie das Verhalten von dunklen und hellen Exzitonen unter einem Magnetfeld verfolgten, haben wir den Ursprung der \u00fcberraschenden hellen Exzitonenemission in Perowskiten gekl\u00e4rt“, berichtete Malics Mitarbeiter Dr. Joshua Thompson. Er ist der Erstautor der Studie.
\n„Unsere theoretischen Vorhersagen passen hervorragend mit den Messergebnissen zusammen“, f\u00fchrte Malic weiter aus. Demnach beruhen die beobachteten Effekte darauf, wie organische Schutzschichten im Perowskitmaterial beschaffen sind. Das l\u00e4sst sich nutzen, um Perowskite f\u00fcr technische Anwendungen ma\u00dfzuschneidern, wie der Marburger Physiktheoretiker ausf\u00fchrte: „Wir sagen voraus, dass die chemische Bearbeitung der organischen Schutzschicht die Emission grundlegend ver\u00e4ndern kann.“
\nMalic leitet die Arbeitsgruppe „Ultraschnelle Quantendynamik“ an der Philipps-Universit\u00e4t. Daneben beteiligten sich Universit\u00e4ten und Forschungseinrichtungen aus Frankreich, Polen, Schweden, Gro\u00dfbritannien und den Niederlanden an der Forschungsarbeit. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und das polnische Nationale Zentrum f\u00fcr Wissenschaft haben beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler finanziell gef\u00f6rdert.<\/p>\n
* pm: Philipps-Universit\u00e4t Marburg<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Darum strahlen Perowskite hell? Ein Forschungsteam aus der Physik erkl\u00e4rt, wie Materialeigenschaften zukunftsweisender Halbleiter zustande kommen.<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"advanced_seo_description":"","spay_email":"","jetpack_publicize_message":"","jetpack_is_tweetstorm":false,"jetpack_publicize_feature_enabled":true},"categories":[5],"tags":[131,6065,6066],"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_publicize_connections":[],"jetpack_sharing_enabled":true,"jetpack_shortlink":"https:\/\/wp.me\/p8mhvd-45G","jetpack-related-posts":[{"id":19520,"url":"http:\/\/marburg.news\/?p=19520","url_meta":{"origin":15728,"position":0},"title":"Neu und nachhaltig: Nachwuchsgruppe erforscht Solarzellen der Zukunft","date":"12. Februar 2026","format":false,"excerpt":"Eine neue Arbeitsgruppe erforscht Solarzellen der Zukunft. Dr. Lukas Wagner baut in Marburg eine Nachwuchsgruppe zu nachhaltig skalierbarer Perowskit-Photovoltaik auf. Marburg punktet mit der Einrichtung einer neuen Arbeitsgruppe in der Physik und Materialforschung: Mit der Nachwuchsgruppe \"Nachhaltig skalierbare Perowskit-Photovoltaik\" st\u00e4rkt die Philipps-Universit\u00e4t Marburg ihre Forschung zu Solarzellen der n\u00e4chsten Generation.\u2026","rel":"","context":"In "Bildung"","img":{"alt_text":"","src":"","width":0,"height":0},"classes":[]},{"id":15068,"url":"http:\/\/marburg.news\/?p=15068","url_meta":{"origin":15728,"position":1},"title":"Solarzellen mit Perowskiten: Ressourcen reichen f\u00fcr weltweiten Solarausbau","date":"27. Februar 2024","format":false,"excerpt":"Ein Forschungsteam analysierte Zukunftsaussichten f\u00fcr neuartige Solarzellen aus Perowskiten. Die Ressourcen reichen f\u00fcr einen weltweiten Solarausbau. Neuartige Solarzellen auf Basis von Perowskiten erm\u00f6glichen den f\u00fcr den Klimaschutz erforderlichen weltweiten Ausbau der Photovoltaik, sofern zugunsten einer industriellen Produktion einige der bislang eingesetzten Materialien durch Alternativen ersetzt werden; f\u00fcr andere Materialien ist\u2026","rel":"","context":"In "Bildung"","img":{"alt_text":"","src":"","width":0,"height":0},"classes":[]},{"id":18182,"url":"http:\/\/marburg.news\/?p=18182","url_meta":{"origin":15728,"position":2},"title":"Vorgehen gegen Schwachstellen: Studie zu Grenzfl\u00e4chen organischer Elektronik","date":"13. Juni 2025","format":false,"excerpt":"Eine neue Studie beleuchtet das Innenleben an den Grenzfl\u00e4chen organischer Elektronik. Sie hat versteckte Schwachstellen in organischen Transistoren entlarvt. Ein Forschungsteam der Philipps-Universit\u00e4t Marburg hat gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut f\u00fcr Festk\u00f6rperphysik in Stuttgart nachgewiesen, dass bestimmte Oberfl\u00e4chenfehler - sogenannte \"Fallenzust\u00e4nde\" - den Stromtransport in organischen Transistoren (OFETs) viel st\u00e4rker beeinflussen\u2026","rel":"","context":"In "Bildung"","img":{"alt_text":"","src":"","width":0,"height":0},"classes":[]},{"id":12348,"url":"http:\/\/marburg.news\/?p=12348","url_meta":{"origin":15728,"position":3},"title":"Optimierte Solartechnologie: Marburger Physiker verbessert Photovoltaik-Anlagen","date":"11. April 2023","format":false,"excerpt":"An neuen Wegen f\u00fcr die Solarenergie der Zukunft forscht ein Marburger Physiker. Seine L\u00f6sungsans\u00e4tze hat Prof. Dr. Jan Christoph Goldschmidt k\u00fcrzlich vorgestellt. 2022 erreichte die Photovoltaik (PV) einen wichtigen Meilenstein: Die weltweit installierte elektrische Leistung \u00fcberstieg den magischen Wert von einem Terawatt (TW). \"Das entspricht ungef\u00e4hr 1.000 Atomkraftwerken\", erl\u00e4uterte der\u2026","rel":"","context":"In "Bildung"","img":{"alt_text":"","src":"","width":0,"height":0},"classes":[]},{"id":19244,"url":"http:\/\/marburg.news\/?p=19244","url_meta":{"origin":15728,"position":4},"title":"Neuer Zustand: Marburger Quantenphysiker lotet Grenzen aus","date":"19. Dezember 2025","format":false,"excerpt":"Einen neuartigen Quantenzustand an der Grenzfl\u00e4che zwischen \"2D\"- und organischem Halbleitern haben Forschende mit Marburger Unterst\u00fctzung entdeckt. \"Hybride Exzitonen\" vereinen das Beste aus zwei Welten. \"Schneller, effizienter, vielseitiger\": Das sind die Erwartungen an Technologien, die in Zukunft Energie erzeugen und Informationen verarbeiten. Wie k\u00f6nnen diese Erwartungen erf\u00fcllt werden? Ein Forschungsteam\u2026","rel":"","context":"In "Bildung"","img":{"alt_text":"","src":"","width":0,"height":0},"classes":[]},{"id":19014,"url":"http:\/\/marburg.news\/?p=19014","url_meta":{"origin":15728,"position":5},"title":"Auszeichnung: Forschungspreis f\u00fcr Marburger Physiker","date":"12. November 2025","format":false,"excerpt":"F\u00fcr herausragende Forschung zu nachhaltiger Photovoltaik wurde ein Physiker der Philipps-Universit\u00e4t ausgezeichnet. Dr. Lukas Wagner erh\u00e4lt ein Wilhelm und Else Heraeus Research Fellowship. Dr. Lukas Wagner vom Fachbereich Physik der Philipps-Universit\u00e4t Marburg ist mit einem der erstmals vergebenen \"Wilhelm und Else Heraeus Research Fellowships\" ausgezeichnet worden. Die Wilhelm-und-Else-Heraeus-Stiftung w\u00fcrdigt damit\u2026","rel":"","context":"In "Bildung"","img":{"alt_text":"","src":"","width":0,"height":0},"classes":[]}],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/marburg.news\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/15728"}],"collection":[{"href":"http:\/\/marburg.news\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/marburg.news\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/marburg.news\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/marburg.news\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=15728"}],"version-history":[{"count":0,"href":"http:\/\/marburg.news\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/15728\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/marburg.news\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=15728"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/marburg.news\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=15728"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/marburg.news\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=15728"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}