Nachhaltige III-V-basierte Halbleiterbauelemente: Substitutions- und Kreislaufstrategien für kritische Elemente in hocheffizienten optoelektronischen Energiematerialien (SustEnMat)

Gesellschaft und Wissenschaft. In beiden Anwendungsfeldern erreicht man beste Leistungsmerkmale mit III-V-Halbleitern, d. h. halbleitende Verbindungen aus Elementen der 3. und 5. Gruppe des Periodensystems. Diese zeigen exzellente optoelektronische Eigenschaften und Rekordwerte bei Solarzellen, direkter solarer Wasserstofferzeugung oder CO2-Reduktion. Das Gruppe-III-Element Indium ist allerdings begrenzt verfügbar. Gallium kann ebenfalls als kritisch angesehen werden. Arsen und Antimon aus der 5. Gruppe sind zudem gesundheitsbedenklich.

Ziel des Projekts von Prof. Dr. Thomas Hannappel und Dr. Agnieszka Paszuk an der TU Ilmenau sind daher die Reduktion sowie die Substitution der kritischen Elemente in III-V-Bauelementstrukturen. Erforscht werden dazu u.a. der verstärkte Einsatz von Aluminium und Phosphor, neue Materialstrukturen wie Nanodrähte sowie die Verkleinerung der atomaren Gitterkonstanten. Außerdem werden Lebenszyklusanalysen durchgeführt sowie ökonomische Perspektiven für die Herstellung von III-V basierten optoelektronischen Bauelementen berücksichtigt.