Dr. Christiane Becker: Nano-SIPPE

Nanostrukturen, großflächig mit günstigen Fabrikationsmethoden hergestellt: Im Projekt Nano-SIPPE werden neue optische Bauteile aus dünnen, feinst strukturierten Siliziumschichten entwickelt. Dabei stehen Anwendungen aus den Bereichen Photovoltaik und Photonik im Vordergrund.

Schlüsseltechnologie ist die sogenannte Nanoimprint-Lithographie, durch die spezielle Hochtemperaturgläser eine bestimmte Struktur erhalten und als Substrate dienen. Auf diesen vorstrukturierten Substraten werden Partikel aufgebracht und mit Kristallisationstechniken regelmäßige Architekturen aus winzigen Siliziumkristallen erzeugt. Mit diesem neuen Verfahren lassen sich vergleichsweise riesige Flächen von mehreren hundert Quadratzentimetern kontrolliert mit den winzigen Siliziumkristallen bedecken. Die so produzierten Schichten haben interessante optische und elektronische Eigenschaften, die sich gezielt beeinflussen lassen.

Angestrebt werden Innovationen im Bereich Silizium-Dünnschichtphotovoltaik. Die hergestellten nanostrukturierten Siliziumkristalle werden großflächig auf Glassubstrate aufgebracht. Die nanostrukturierten Schichten sollen die Basis für ein Solarzellen-Bauteil bilden. Ziel ist es in diesem neuen Ansatz, das Material so zu formen, dass es sich „optisch dick“ aber gleichzeitig „elektrisch dünn“ verhält. Bisherige Rekord-Wirkungsgrade sollen durch verbesserten Lichteinfang noch gesteigert werden. Dabei müssen gleichzeitig optische, elektronische und strukturelle Materialeigenschaften der Siliziumkristalle im Auge behalten werden.

Das zweite Anwendungsfeld der Nachwuchsgruppe Nano-SIPPE um Christiane Becker ist die Photonik. Das Ziel ist die Herstellung von großflächigen silizium-basierten photonischen Kristallen. In diesen photonischen Kristallen treten besondere Wechselwirkungen von Licht mit den Kristallen auf. Im Projekt sollen diese besonderen Eigenschaften beispielsweise zur Entwicklung neuartiger Sensoren genutzt werden.

Nachwuchsgruppenleiterin Prof. Dr. Christiane Becker

Christiane Becker erhielt ihr Physik-Diplom von der Universität Heidelberg und promovierte an der Universität Karlsruhe und dem Institut für Nanotechnologie am Forschungszentrum Karlsruhe. Danach folgte 2007 eine kurze PostDoc-Zeit in der Karlsruhe School of Optics and Photonics, bevor sie sich am Helmholtz-Zentrum Berlin der Silizium-Photovoltaik zuwendete. Seit 2012 leitet sie dort die „NanoMatFutur“-Nachwuchsgruppe Nano-SIPPE, mit der sie großflächige Silizium Nano-Strukturen für Anwendungen in der Photonik und der Photovoltaik erforscht und entwickelt. Seit 2014 ist sie zudem Professorin an der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin.