Dieses Projekt soll die elektronische Struktur und die energetische Bandausrichtung an den Heterogrenzflächen von photoelektrochemischen Mehrfachanschlussvorrichtungen aufklären. Das Verständnis der Bandenergiediagramme von photoelektrochemischen Bauelementen in der Nähe des Elektrolyten in Bezug auf ihre relative energetische Position sowie die Bildung von elektronischen Oberflächenzuständen wird dazu beitragen, die effizienzbegrenzenden Faktoren des gesamten Bauelements zu verstehen. Die Kopplung von Absorbern an chemische und elektronische Passivierungsschichten sowie Co-Katalysatoren wird systematisch untersucht, vor allem durch elektrochemische Methoden, die in-vacuo an die Photoelektronenspektroskopie gekoppelt sind. Die Dichtefunktionaltheorie wird eine eingehende Interpretation der experimentellen Daten ermöglichen und schließlich eine atomistische Sicht auf den Ursprung der energetischen Ausrichtungen liefern. Da die elementaren Prozesse der Lichtabsorption, der Ladungstrennung und -übertragung sowie der Multi-Elektronen-Katalyse eng miteinander verbunden sind, werden wir uns auf zwei etablierte wasserspaltende Mehrfachanordnungen konzentrieren, die bereits hohe Wirkungsgrade gezeigt haben, aber noch nicht an die physikalischen Grenzen gestoßen sind: Silizium-basierte Mehrfachanordnungen sowie III-V-Verbindungshalbleiter-basierte Tandemzellen. Die hiermit identifizierten Wege zur Modifikation der elektrisch-elektronischen Kopplung der Heterogrenzflächen werden in enger Zusammenarbeit mit den anderen Partnern ebenfalls unter Betriebsbedingungen untersucht und bewertet. Für die langfristige Perspektive des Forschungskonsortiums wird dieses Projekt verallgemeinerte Forschungsansätze liefern, die auf andere hocheffiziente Mehrfachsysteme übertragen werden können.
