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Porträt Prof. Dr. Kvashnina, Kristina; FWOS

Prof. Dr. Kristina Kvashnina

Head of the Synchrotron Science Department
Responsible for the BM20 (ROBL) beamline at ESRF
k.kvashnina@hzdr.de
Tel.: +33 476 88 2367

Abteilung für Synchrotronstrahlungsbasierte Forschung

Methoden und Forschungsgebiete

Molecular Structures Uranyl ©Copyright: Dr. habil. Scheinost, Andreas

Synchrotron-Methoden zu Erforschung der Nahordnung, Oxidationstufe und dem Bindungsverhalten von Actiniden, unter Verwendung dieser Methoden: 

  • EXAFS: Röntgenabsorptionsspektroskopie zur Aufklärung der Nahordnung eines spezifischen Elements, d.h. der Anzahl, des radialen Abstandes und der Elementart der Atome in der Koordinationsschale und den folgenden Schalen bis ca. 5 Å Abstand.

  • HERFD-XANES: Hoch-aufgelöste zur Aufklärung von Oxidationsstufen

  • XES and RIXS: Röntgenemissionsspektroskopie und sogenannte "resonant inelastic X-ray spectroscopy" zur Aufklärung des Bindungscharakters (kovalent <-> ionisch)

  • P-XRD: Pulver-Diffraktometrie mit wesentlich höherer Auflösung oder höherer Geschwindigkeit (in-situ und in-operando Studien) im Vergleich zu Laborquellen.

  • SX-XRD: Einkristall-Diffraktion

  • Oberflächen-sensitive Techniken wie CTR (crystal truncation rods) und RAXR (resonant anomalous X-ray reflectivity)

  • EXAFS, HERFD-XANES, XES und RIXS sind nicht beschränkt auf kristalline Festphasen, sondern können auf einen weiten Bereich von Proben angewendet werden, um z. B. die wässrige Speziierung, die Komplexierung mit anorganischen (Chlorid, Sulfat, Nitrat,...) wie organischen Liganden (Acetat, Huminsaeuren,..), die Interaktion mit Bakterien und Pflanzen, oder die Sorption an Mineral- und Gesteinsoberflaechen zu untersuchen.

  • Wegen der grossen Penetrationstiefe der verwendetetn harten Röntgenstrahlung können die Methoden eingesetzt werden, um chemische Reaktionen in situ/ in operando zu untersuchen, z. B. bei sehr niedrigen oder hohen Temperaturen, unter spezifischen Atmosphären oder mit elektrochemischen Potenzial.

Equipment

Die Experimente werden an der Rossendorf Beamline (BM20-ROBL), an der European Synchrotron Radiation Facility in Grenoble, Frankreich, durchgeführt.

Neuste Publikation

Crystal structure of Cu2Zn(GexSi1-x)Se4 solid solution: the kesterite to wurtz-kesterite structural phase transition

Gurieva, G.; Többens, D. M.; Niedenzu, S.; Manjon Sanz, A.; Rotaru, V.; Hennig, C.; Kirkham, M.; Guc, M.; Schorr, S.

Abstract

The search for sustainable, efficient, and cost-effective photovoltaic materials continues to be a challenge in the field of solar energy production. In particular, the development of critical raw material free (CRM-free) top absorber layers for tandem solar cells is crucial in the effort to transition away from fossil fuels and towards a greener energy future. In this work, we explore the potential of tetravalent (Cu2ZnSixGe1-xSe4) cation mutations in compound semiconductors with the aim of finding a material with increased bandgap (ideally around 1.7eV) and reduced structural disorder, which is considered to be the main culprit of the low VOC in the only CRM-free material used in PV technology at the moment (Cu2ZnSn(S,Se)4). A unique combination of extremely high resolution of synchrotron powder diffraction and neutron powder diffraction was used to determine the atomic positions and monoclinic angles very precisely as well as to determine the cation distribution (the differentiation of Cu+, Zn2+ and Ge4+ within the structure is possible exclusively by neutron diffraction). These investigations enabled us to deduce the structural transition scenario of the Cu2Zn(GexSi1-x)Se4, which is going via a region where two phases with different crystal structures but the same cation distribution within the element specific cation sites co-exist, making it a distortion driven transition. The results of this study highlight the importance of considering alternative materials beyond the known chalcopyrites or kesterites in the search for CRM-free top absorber layers and demonstrate that cation mutation in quaternary chalcogenides is a promising path towards the development of highly efficient tandem solar cells.

Beteiligte Forschungsanlagen

Verknüpfte Publikationen

  • Open Access Logo Journal of Materials Chemistry A 14(2026), 1770-1781
    Online First (2025) DOI: 10.1039/D5TA06163F

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-41015

Mehr Publikationen

Team

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Prof. Dr. Kristina KvashninaROBL/21.6.04+33 476 88 2367
k.kvashnina@hzdr.de

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Dr. Lucia AmidaniROBL/14.1.04+33 476 88 1982
Dr. Nils BaumannROBL/21.6.03+33 476 88 2849
Clara Lisa E SilvaROBL/14.1.04+33 476 88 2044
Jörg ExnerROBL/BM20+33 476 88 2372
Dr. Christoph HennigROBL/21.6.02a+33 476 88 2005
Dr. Eleanor Sophia Lawrence Bright+33 476 88 2462
Dr. Damien PrieurROBL/21.6.03+33 476 88 2463
Dr. André Roßberg801/P3162758
Anne Thielena.thielenAthzdr.de
Dr. Sami Juhani Vasalas.vasalaAthzdr.de