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Abb.: Philipp Plum

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Drucken eines elektronischen Regenbogens

Forscher:innen des Innovation Lab HySPRINT am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der Humboldt-Universität zu Berlin (HU) haben mit einem Tintenstrahldruckverfahren eine Reihe von Photodetektoren hergestellt, die auf einem Halbleiter aus dem Mineral Perowskit basieren.

Forscher:innen des Innovation Lab HySPRINT am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der Humboldt-Universität zu Berlin (HU) haben mit einem Tintenstrahldruckverfahren eine Reihe von Photodetektoren hergestellt, die auf einem Halbleiter aus dem Mineral Perowskit basieren. Durch das Mischen von nur drei Tinten konnten die Forscher:innen die Eigenschaften dieses Halbleiters während des Druckvorgangs präzise einstellen. Der Tintenstrahldruck ist in der Industrie bereits eine etablierte Herstellungsmethode, die eine schnelle und kostengünstige Verarbeitung von Lösungen ermöglicht. Die Erweiterung der Möglichkeiten in diesem Druckverfahren eröffnet neue Möglichkeiten für die Herstellung verschiedenartiger elektronischer Komponenten in einem einzigen Druckschritt

Wundermaterial Metallhalogenid-Perowskite

Metallhalogenid-Perowskite faszinieren durch ihre große Bandbreite an möglichen Anwendungen. Die Herstellung elektronischer Bauteile mit diesem Material ist besonders reizvoll, weil sie aus einer Lösung, also aus einer Tinte heraus möglich ist. Die Gruppe um Prof. Emil List-Kratochvil, Leiter einer gemeinsamen Forschungsgruppe am HZB und der Humboldt-Universität, konzentriert sich darauf, solche Bauelemente mit Hilfe fortschrittlicher Herstellungsverfahren wie dem Tintenstrahldruck herzustellen. Der Drucker trägt die Tinte auf ein Substrat auf und nach dem Trocknen bildet sich ein dünner Halbleiterfilm. Durch die Kombination mehrerer Schritte mit verschiedenen Materialien lassen sich Solarzellen, LEDs oder Fotodetektoren in wenigen Minuten herstellen. „Kombinatorischer Tintenstrahldruck kann nicht nur zum Untersuchen verschiedener Materialzusammensetzungen für Solarzellenmaterialien verwendet werden, sondern ermöglicht uns auch die Herstellung mehrerer, separater Bauelemente in einem einzigen Druckschritt“, erklärt List-Kratochvil.

Der Tintenstrahldruck ist in der Industrie bereits eine etablierte Technik, nicht nur für Zeitungen und Zeitschriften, sondern auch für Funktionsmaterialien. Metallhalogenid-Perowskite sind für den Tintenstrahldruck besonders interessant, da ihre Eigenschaften durch ihre chemische Zusammensetzung eingestellt werden können. Forscher:innen am HZB haben bereits Solarzellen und LEDs aus Perowskiten mit diesem Druckverfahren hergestellt.

Kombinatorischer Druckansatz für die industrielle Produktion von elektronischen Bauelementen


In der aktuellen Arbeit fand das Team um Prof. Emil List-Kratochvil eine spannende Anwendung: eine Reihe gedruckter Perowskite als wellenlängenselektive Photodetektoren, also Lichtsensoren, die das Licht verschiedener Wellenlängen zusammenführen oder teilen. Im Hinblick auf ein industrielles Verfahren würde dies die Produktion mehrerer elektronischer Bauelemente in großem Maßstab ermöglichen. In Kombination mit gedruckten elektronischen Schaltkreisen würden die Lichtsensoren ein einfaches Spektrometer bilden, das die Intensität der verschiedenen Wellenlängen zeigt, aus denen sich das gemessene Licht zusammensetzt – und zwar papierdünn, auf eine beliebige Oberfläche gedruckt, potenziell flexibel, ohne die Notwendigkeit eines Prismas oder Gitters zur Trennung der eingehenden Wellenlängen.

Weitere Informationen

Webseite des Forschungsinstituts IRIS Adlershof

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