Ziel des DEPECOR-Projekts ist es, hocheffiziente Multi-Absorber-Strukturen in einem systemischen Ansatz mit bereits in der Photovoltaik etablierten Strukturen zu kombinieren, deren kritische Grenzflächen und Photospannungen für die CO2-Reduktion angepasst werden, mit spezifischen Korrosionsschutzschichten und effizienten Katalysatoren, die gezielt nach Material und Form ausgewählt werden. Für die nicht unterstützte, direkte, sonnenlichtinduzierte CO2-Reduktion müssen die photoelektrochemischen (PEC) Zellen eine Photospannung von ca. 3 V erzeugen. Dies ist mit multiplen Absorberstrukturen auf der Basis von III-V-Halbleitern möglich. Diese PEC-Zellen bestehen aus mehreren gestapelten Halbleiterstrukturen (Unterzellen), die das Licht in verschiedenen Spektralbereichen absorbieren. Dadurch wird eine effektive Ausnutzung des Sonnenlichtspektrums erreicht und die Energieverluste werden im Vergleich zu Einzelabsorbersystemen deutlich reduziert. Die Gesamtspannung setzt sich aus der Summe der Spannungen der einzelnen Unterzellen zusammen und reicht daher aus, um die chemischen Reaktionen direkt anzusteuern.
Die Gruppe der TU Ilmenau (TU-IL) wird integrierte III-V-Halbleiter, photoelektrokatalytische Halbzellen entwickeln und testen. Um die Stabilität der Zellen zu erhöhen und die Leistung zu verbessern, werden an der TU München (TUM) Metalloxid-Schutzschichten durch Atomlagenabscheidung (ALD) abgeschieden und die Heterogrenzflächen in Zusammenarbeit mit der TU-IL untersucht. Hochaktive Katalysatoren werden am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) entwickelt und in die Zellstruktur integriert. Die Wechselwirkung der Photokathode mit dem Elektrolyten und die quantitative Entwicklung der Reaktionsprodukte werden an der TUM, dem HZB, der TU-IL und am Joint Center of Artificial Photosynthesis (USA) gemessen. Der Projektpartner AZUR SPACE Solar Power GmbH (AZUR) wird geeignete industriell skalierbare Multi-Absorberstrukturen auf Germanium- und III-V-Substraten liefern, während das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) die Schichtstrukturen auf Siliziumsubstraten entwickelt. Der assoziierte Partner École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) wird die Aktivität spezifischer Cu-Katalysatoren untersuchen und die Modellierung des Prototyps von CO2-Reduktionssystemen für die nicht unterstützte Kraftstoffherstellung unterstützen. Der Projektpartner AZUR sowie die assoziierten Partner BASF und Evonik werden die Prototypentwicklung hinsichtlich des Technologietransfers beraten, um das geplante kommerzielle Produkt zu entwickeln.
