Physik Journal 7 / 2024

Cover

Perowskite - Grundlagen und Anwendungen
Belastungen im Physikstudium
Im Gedenken
Sommerlesetipps

Seit einigen Jahren machen Perowskite als neue Klasse von Halbleitermaterialien von sich reden, vor allem in der Photovoltaik.


Ausgabe lesen

Meinung

Welt im WandelWolfgang Maier7/2024Seite 3

Welt im Wandel

In Fragen der Rüstungsforschung müssen die Staaten in Europa umdenken.

Aktuell

DPG / Alexander Pawlak7/2024Seite 6

Quanten voraus!

Die Vereinten Nationen rufen für 2025 das Internationale Jahr der Quantenwissenschaft und -technologie aus.

Anja Hauck / U Graz7/2024Seite 7DPG-Mitglieder

Neue Dimension für österreichische Physik

Am 4. Juni startete mit dem Spatenstich der Bau des Graz Center of Physics.

Maike Pfalz / DLR / ESA7/2024Seite 8DPG-Mitglieder

Über den Wolken

Ende Mai startete der europäisch-japanische Umweltsatellit EarthCARE.

Maike Pfalz / Fraunhofer IPMS7/2024Seite 10DPG-Mitglieder

Präsidialer Besuch in Dresden

Im Rahmen eines Staatsbesuchs wurde am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme in Dresden ein Memorandum of Understanding unterzeichnet.

7/2024Seite 10DPG-Mitglieder

DFG: Neue SFBs

Anja Hauck7/2024Seite 11DPG-Mitglieder

Wer führt wo?

Das Centrum für Hochschulentwicklung hat untersucht, wie heterogen Führungskräfte an Hochschulen sind.

Alexander Pawlak / GFZ7/2024Seite 11DPG-Mitglieder

Satelliten auf dem Laserradar

Vor fünfzig Jahren haben Forschende auf dem Telegrafenberg erstmals einen Satelliten mittels eines Lasers angepeilt.

Alexander Pawlak7/2024Seite 12DPG-Mitglieder

Voyager 1 sendet wieder

Dank einer Umprogrammierung sendet die Sonde Voyager 1 wieder sinnvolle Daten aus einer Entfernung von rund 24 Milliarden Kilometern.

Kerstin Sonnabend7/2024Seite 12DPG-Mitglieder

Nachhaltige Raumfahrt

Zwölf Nationen haben die „Zero Debris Charta“ unterzeichnet.

Kerstin Sonnabend7/2024Seite 13DPG-Mitglieder

Zeit für neue Ideen

Verschiedene Stellungnahmen zum nächsten Forschungsrahmenprogramm der Europäischen Union fordern teils massive Änderungen im Vergleich zu Horizon Europe.

Kerstin Sonnabend7/2024Seite 14DPG-Mitglieder

Spektakuläre Bilder und beeindruckende Daten

Die ESA-Mission Euclid hat mit den „Early Release Observations“ verschiedene astro­nomische Objekte in den Blick genommen.

Anja Hauck / acatech7/2024Seite 15DPG-Mitglieder

Mit Matheproblemen rechnen

Die Deutsche Akademie der Technikwissenschaften (acatech) hat die Leistungen von Schülerinnen und Schülern im Fach Mathematik untersucht.

7/2024Seite 15DPG-Mitglieder

Rechenmacht in grün

Zwei deutsche Superrechner gehören zu den zehn energieeffizientesten der Welt.

Matthias Delbrück7/2024Seite 16DPG-Mitglieder

USA: ExoMars macht mobil; Bröckelnde Infrastruktur; Planungsstopp am Südpol

Matthias Delbrück7/2024Seite 17DPG-Mitglieder

Mit der KASA zum Mars

Südkorea gründet mit der Korea AeroSpace
Administration eine eigene Weltraumagentur.

High Tech

Michael Vogel7/2024Seite 18DPG-Mitglieder

Gefahrgut erkennen; Nicht digital verarbeitet; Lidbewegungen erfassen; Kontrolle für Ultradünnes

Brennpunkt

Erhellende AnregungPeter G. Thirolf7/2024Seite 20DPG-Mitglieder

Erhellende Anregung

Der Isomerzustand 229mTh könnte eine Kernuhr ermöglichen. Nun ist es erstmals gelungen, ihn mit Laserlicht direkt anzuregen und präzise zu vermessen.

Geschichte

Ludwig Richard Apt (1876 – 1945)Stefan L. Wolff7/2024Seite 22

Ludwig Richard Apt (1876 – 1945)

Der Physiker machte Karriere in der Kabelindustrie. Die Emigration bewahrte ihn nicht vor der Deportation.

Ludwig Richard Apt war das älteste von vier Kindern des jüdischen Ehepaares Siegmund [Samuel] Apt und dessen Frau Martha geb. Ebstein. Während die mütterliche Seite in Berlin ansässig war, lebte die väterliche Familie seit mehreren Generationen in Kempen (Provinz Posen), einem Ort, in dem im 19. Jahrhundert zeitweise mehr als die Hälfte der 3000 Einwohner Juden waren.

Siegmund Apt war seit spätestens 1869 in Hamm in Westfalen als Kaufmann tätig. Dort kam Ludwig Richard am 15. Januar 1876 zur Welt. Die Familie zog bald nach Berlin, wo sie sich um drei weitere Kinder vergrößerte: Ernst ­Bruno, Johanna und Charlotte. Unter der als Inhaberin geführten Ehefrau wurde die Firma „M. Apt“ gegründet, die zunächst mit Blech und Eisenwaren handelte. Das bescherte der Familie einen Wohlstand, der auch den Erwerb eines Sommerhauses im Harz möglich machte.

Richard Apt begann nach neun Jahren auf dem Berliner Friedrichs-Gymnasium 1893 an der Berliner Universität mit dem Studium der Physik, Mathematik, Chemie und Philosophie, wo er noch zu den Hörern des im Folgejahr verstorbenen August Kundt gehörte. Das Sommersemester 1894 verbrachte er in Freiburg. Dort besuchte er unter anderem Vorlesungen von Emil Warburg. Damals konnte er noch nicht wissen, dass er bei der Fortsetzung seines Studiums in Berlin wieder auf Warburg als Nachfolger von Kundt treffen würde, der dann auch sein Doktorvater werden sollte. Bei Apts Dissertation handelte es sich um die experimentelle Untersuchung einer schon „von Hertz angegebenen und von Lecher vervollkommneten Anordnung“ zur Erzeugung elektrischer Drahtwellen, mit der sich deren Wellen­längen bestimmen ließ. Warburg bewertete die Arbeit in seinem Gutachten vom 19. Januar 1897 mit „eruditionis documentum probabile“ („voraussichtlich ein Nachweis von Gelehrsamkeit“) und beantragte die Zulassung zur Prüfung. Max Planck, den Apt in der Würdigung seiner Lehrer neben Warburg noch besonders hervorgehoben hatte, schloss sich dem ohne weiteren Kommentar am 28. Januar an. (...)

weiterlesen

Überblick

Perowskite im RampenlichtSelina Olthof7/2024Seite 25DPG-Mitglieder

Perowskite im Rampenlicht

Dieser Artikel beleuchtet die außergewöhnlichen Eigenschaften
dieses neuartigen Halbleiters.

Halbleiter sind seit 50 Jahren ein fester Bestandteil des menschlichen Alltags. Eine Entwicklung, die mit sperrigen Transistoren in Radios begann, findet heute Einzug in praktisch alle uns umgebenden Technologien, beispielsweise Leuchtdioden, Displays, Haushaltsgeräte, Autos, Computer oder Solarzellen. Zurzeit dominieren kristalline anorganische Halbleiter den Markt, doch auch neuartige Dünnschicht-Halbleitermaterialien finden mittlerweile vermehrt Anwendungsbereiche.

Seit einigen Jahren macht eine neue Klasse von Halbleitermaterialien von sich reden, vor allem im Zusammenhang mit der Photovoltaik: die Perowskite. Nach etwa einem Jahrzehnt intensiver Forschung erreichen diese nun Wirkungsgrade, welche gleichauf sind mit denen von einkris­tallinem Silizium und diejenigen etablierter Dünnschichttechnologien (etwa organische, CdTe- oder CIGS-basierte Solarzellen) sogar übertreffen. Aber nicht nur für Solarzellen besitzen Perowskite vielversprechende Eigenschaften. Die potenziellen Anwendungen erstrecken sich auch auf Bereiche wie Leuchtdioden, Feldeffekttransis­toren oder Röntgendetektoren. Aufgrund der vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten und den aufsehenerregenden Bauteileffizienzen befinden wir uns in einem regelrechten Perowskit-Boom. So gab es etwa in den letzten beiden Jahren täglich im Schnitt mehr als 30 Publikationen. Auch Forschende in Deutschland beteiligen sich federführend an diesem Forschungsfeld, beispielsweise im DFG-Schwerpunktprogramm „Perowskit-Halbleiter: Von grundlegenden Eigenschaften zu Bauelementen“ (www.perovskite-research.de). 

Aber es bleibt noch viel zu entdecken über diese außergewöhnliche Materialklasse und ihre vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten. In zwei Artikeln möchten wir daher das Forschungsfeld der Perowskite beleuchten. Während es im ersten Teil um die Materialeigenschaften und Herstellungsverfahren geht, widmet sich der zweite Artikel den Anwendungen in Solarzellen und Leuchtdioden. (...)

weiterlesen
Perowskite in der AnwendungLukas Schmidt-Mende und Juliane Borchert7/2024Seite 31DPG-Mitglieder

Perowskite in der Anwendung

Als Halbleitermaterialien mit hervorragenden Eigenschaften lassen sich Perowskite
bestens für Solarzellen und Leuchtdioden nutzen.

Das Interesse von Forschung und Industrie an den im vorherigen Artikel vorgestellten Halogenid-basierten Perowskiten ist groß, da diese hervorragende Halbleiter sind. Dünne Schichten lassen sich mit wenig Aufwand prozessieren, und die Zusammensetzung des Materials erlaubt es, die Bandlücke dieses Halbleiters einzustellen. Die exzellenten Eigenschaften der Perowskit-Halbleiter lassen sich vielfältig optoelektronisch nutzen. Dieser Artikel behandelt die beiden häufigsten und daher am besten untersuchten Anwendungen: Solar­zellen und Leuchtdioden.

Mit photovoltaischen Solarzellen bestückte Hausdächer oder Freiflächen gibt es immer häufiger – auch aufgrund der voranschreitenden Energiewende. Aktuell dominiert als Halbleiter Silizium den Markt für Solarzellen. Um die Kosten weiter zu senken und die Effizienz der Bauteile zu steigern, werden verschiedene Alternativen erforscht. Seit der ersten Publikation zu Perowskit-Solarzellen von 2009 [1] hat sich deren Wirkungsgrad von anfänglich 3,8 Prozent rasant entwickelt: 2023 erreichten mehrere Forschungsgruppen Wirkungsgrade von 26 Prozent [2]. Damit liegen Perowskit-Solarzellen fast gleichauf mit Silizium-Solarzellen, deren Bestmarke beim Wirkungsgrad unter unkonzentriertem Licht 26,8 Prozent beträgt. 

Die zahlreichen Entwicklungsschritte betreffen die Bauteilarchitekturen und die Perowskitkompositionen, die in Solarzellen zum Einsatz kommen. Anfangs handelte es sich meist um MAPbI3 (Methylammoniumbleiiodid), da sich seine Bandlücke von etwa 1,5 eV gut für Solarzellen eignet (Infokasten „Charakteristika einer Solarzelle“). Außerdem besteht es nur aus drei Bausteinen und ist daher relativ simpel herzustellen. In den letzten Jahren rückten gemischte Kompositionen wegen ihrer einstellbaren Bandlücke und teilweise besseren strukturellen Stabilität stärker in den Fokus. Dazu gehört beispielsweise der gemischte Perowskit (FAxCs1–x)Pb(IyBr1–y)3, dessen Bandlücke sich durch das Verhältnis von Iod zu Brom anpassen lässt. 

 (...)

weiterlesen

Bildung und Beruf

Am Limit?Simon Z. Lahme, Jasper O. Cirkel, Larissa Hahn und Pascal Klein7/2024Seite 39DPG-Mitglieder

Am Limit?

Das Belastungserleben von Physikstudierenden variiert im ersten Studienjahr stark
und hängt von unterschiedlichen Faktoren ab.

Vom Vorkurs über die Vorlesungszeit bis zu den Prüfungen fühlen sich Studierende mal mehr, mal weniger stark belastet. Bemerkenswert ist nicht nur die Intensität der subjektiv erlebten Belastung, sondern auch die Vielfalt der Belastungsquellen. Die Aufschlüsselung dieser Dynamik bietet wichtige Einblicke in die individuelle Wahrnehmung des Physikstudiums. Sie unterstreicht die Notwendigkeit gezielter Unterstützungsmaßnahmen, um Studienabbruch zu begegnen.

Physik im Alltag

Gewollter DurchhängerDenise Müller-Dum und Jens Kube7/2024Seite 44DPG-Mitglieder

Gewollter Durchhänger

Weil bei einer Slackline das Seil durchhängt, funktioniert das Balancieren anders als auf einem Balken oder einem Drahtseil.

In vielen Parks ist es im Sommer beliebt, zum Balancieren Gurtbänder zwischen zwei Bäumen zu spannen. Um auf diesen Slacklines („schlaffes Seil“) zu laufen, braucht es viel Übung. Umso anspruchsvoller sind einige Spezialformen des Freizeitsports. Die „Longline“ überwindet Distanzen von mehr als 30 Metern und die „Highline“ ist in schwindelerregenden Höhen gespannt; auf der „Trickline“ wird nicht nur balanciert, sondern beispielsweise auch gesprungen, und bei der „Speedline“ gilt es, eine Distanz so schnell wie möglich zurückzulegen. Wettbewerbe gibt es in den drei letzten Disziplinen.

Rezensionen

Maike Pfalz7/2024Seite 46DPG-Mitglieder

Matthias Maurer mit Sarah Konrad: Cosmic Kiss

Kerstin Sonnabend7/2024Seite 46DPG-Mitglieder

Christian B. Lang und ­Leopold Mathelitsch: Haben Sie eines gesehen?

Dipl.-Phys. Birgit Niederhaus7/2024Seite 47DPG-Mitglieder

Holm Gero Hümmler: Fakten­immun

Dirk Ullmann7/2024Seite 47DPG-Mitglieder

Steffen Schroeder: Planck oder Als das Licht seine Leichtigkeit verlor

Alexander Pawlak7/2024Seite 48DPG-Mitglieder

Claus Beisbart: Was heißt hier noch real?

Anja und Leon Hauck7/2024Seite 49DPG-Mitglieder

DK Verlag (Hrsg.), Carole Stott: memo Wissen. Planeten; John Woodward: memo Wissen. Klimawandel

Alexander Pawlak7/2024Seite 49DPG-Mitglieder

Gillian G. Gaar et al.: Into the Groove. Vinyl-Kult

Menschen

Alexander Pawlak7/2024Seite 50DPG-Mitglieder

„Den didaktischen Nutzen denken wir mit.“

Interview mit Peter Heering

7/2024Seite 51DPG-Mitglieder

Personalien

Frank Jülicher, Roderich Moessner und Jan Michael Rost7/2024Seite 57DPG-Mitglieder

Zum Gedenken an Peter Fulde

Peter Braun-Munzinger, Paolo Giubellino, Klaus-Dieter Groß, Hans Gutbrod, Reinhard Stock und Horst Stöcker7/2024Seite 58DPG-Mitglieder

Nachruf auf Rudolf Bock

Walter Arnold, Siegfried Hunklinger, Jörg Kotthaus, Paul Leiderer, Georg Maret, Wilfried Schoepe und Friedrich Wagner7/2024Seite 59DPG-Mitglieder

Nachruf auf Klaus Dransfeld

Hans Ströher, Kurt Kilian, Josef Speth, Kornel Sistemich und Detlev Gotta (Jülich)7/2024Seite 60DPG-Mitglieder

Nachruf auf Otto Schult

Für die Physik an der HHU Düsseldorf: Georg Pretzler, Hartmut Löwen und Thomas Heinzel7/2024Seite 61DPG-Mitglieder

Nachruf auf Stefan Egelhaaf

DPG

7/2024Seite 24DPG-Mitglieder

WEH-Stiftung: Ausschreibung Förder­programme

7/2024Seite 37DPG-Mitglieder

Klima-Symposium: Die Zukunft unseres Klimas

7/2024Seite 38DPG-Mitglieder

Young Scientist Award for Socio- and Econophysics

7/2024Seite 43DPG-Mitglieder

Physikerin der Woche

Elek Pliha, Hannah Hammacher, Maya von Bothmer und Maël Averdung7/2024Seite 62DPG-Mitglieder

Von Finanzanträgen und ­Falafeln

Fabian Balz und Chandrashekhararao Kulkarni7/2024Seite 63DPG-Mitglieder

Vielfältige Neutronenforschung

Gabriele Becker, DPG Akademie und Gunnar Marx7/2024Seite 64DPG-Mitglieder

Kooperativ gelingend

Bernhard Nunner7/2024Seite 65DPG-Mitglieder

Wahl einer Ombudsperson

Bernhard Nunner und Margit Rüfner-Bahne7/2024Seite 65DPG-Mitglieder

Niederschrift der Ordentlichen Mitgliederversammlung 2024

Notizen

7/2024Seite 69DPG-Mitglieder

Notizen

Tagungen

Johannes Knörzer, Jasmin Meinecke und Matthias Zimmermann7/2024Seite 70DPG-Mitglieder

Quantum Computing and Simulation in the NISQ Era

804. WE-Heraeus-Seminar

Heiko Heerklotz7/2024Seite 70DPG-Mitglieder

Physical Modes of Action of Membrane-Active Compounds

807. WE-Heraeus-Seminar

Angelika Kühnle und Frieder Mugele7/2024Seite 70DPG-Mitglieder

Solid-Water Interfaces at the Molecular Level

805. WE-Heraeus-Seminar

Martin Weitz, Michiel Wouters und Jan Klaers7/2024Seite 71DPG-Mitglieder

Condensates of Light

810. WE-Heraeus-Seminar

Gertrud Zwicknagl7/2024Seite 71DPG-Mitglieder

New frontiers in emergent materials

IIP-Natal WE-Heraeus Workshop

Maja Kazmierczak-Barthel und Alfred Krabbe7/2024Seite 71DPG-Mitglieder

Heritage of SOFIA – Scientific Highlights and Future Perspectives

814. WE-Heraeus Seminar

Ragandeep Singh Sidhu, Yuri A. Litvinov und Philip J. Woods7/2024Seite 72DPG-Mitglieder

Nuclear Astrophysics with Ion Storage Rings

Britisch-deutsches WE-Heraeus-
Seminar

Ingrid Richter, Marian Cepok, Dorthe Leopoldt und Hannah Foltas7/2024Seite 72DPG-Mitglieder

Frontiers of Quantum Mechanics

Bad Honnef Physics School

Anastasia Boushmelev und Jan Wagner7/2024Seite 72DPG-Mitglieder

Color Meets Flavor

Bad Honnef Physics School

Martin Böckmann-Barthel7/2024Seite 73DPG-Mitglieder

DPG-Schule der AG Physi­kalische Praktika

Alexander Jahn7/2024Seite 73DPG-Mitglieder

Bildung für Nachhaltige ­Entwicklung (BNE) im ­Physikunterricht

DPG-Lehrerfortbildung

Aktuelle Ausgaben

7 / 2024

6 / 2024

5 / 2024

4 / 2024

3 / 2024

2 / 2024

weitere Ausgaben

Themen