Projekte/Projects


Projekttitel:
Near IR sensitization of polymer/fullerene solar cells: controlling the morphology and transport in ternary blends

Prof. Dr. Ullrich Scherf, Dr. Michael Forster, Jan-Moritz Koenen, Prof. Dr. Christof Brabec (Erlangen)

Konjugierte organische Halbleiter, im Speziellen, Polymere eignen sich besonders für die Photovoltaik auf Grund Ihres hohen Absorptionskoeffizienten und auf Grund der Variabilität des Bandgaps. Allerdings sind konjugierte organische Halbeiter von exitonischer Natur. Dies drückt sich in einem spektral beschränkten Absorptionsspektrum aus. Im Vergleich zu anorganischen Halbleiter, bei denen das Absorptionsspektrum bei Energien größer als das Bandgap eher einem Plateau gleichen, zeigen die organischen Halbleiter Absorptionsstrukturen ähnlich einer Gaußverteilung mit wenigen 100 nm Breite. Die ist ein Nachteil für Photovoltaik Anwendungen, bei denen man das gesamte Spektrum gleichmäßig absorbieren möchte. Verschiedene Lösungsansätze wurde bereits in der Literatur vorgestellt: zum Beispiel wurde die Synthese von Block A - B Polymeren, bei denen der Block A und der Block B aus Chromophoren mit unterschiedlichem Bandgap bestehen, vorgeschlagen, zum anderen wurden Beimengung von kleinen Molekülen als Sensitizer diskutiert. Eine alternative Strategie sind Tandem Zellen, bei denen man Halbzellen mit unterschiedlichen Absorbern zusammenkoppelt. Alle diese Strategien sind zurzeit in verschiedenen Stadien der Entwicklung.
In diesem Projekt schlagen wir eine alternative und hochinteressante Strategie zur Erweiterung der spektralen Empfindlichkeit vor: die Entwicklung von ternären Bulkheterojunction Systemen, basierend auf 2 Polymeren und einem Fulleren. In diesem ternären Gemisch muss jede Komponente eine unterschiedliche Aufgabe übernehmen:
  • Das Fulleren dient als Elektronakzeptor für beide Polymere, als auch als Elektronentransport Matrix.
  • Ein Polymer muss sowohl als Lochtransport Matrix funktionieren als auch als Absorber in einem der beiden Spektral Bereiche (UV/Vis oder NIR).
  • Das zweite Polymer ist der Sensitizer zum ersten Polymer und zeigt die Absorption im gesamten Spektralbereich. Nach ersten Ergebnissen ist es vorteilhaft wenn dieses Polymer einen effizienten Elektronentransfer zum Fulleren als auch einen effizienten Lochtransfer zum Transport Polymer hat. In diesem Fall sind die Transporteigenschaften dieses Polymers von sekundärer Bedeutung.
Laufzeit: 2010 - 2012

Drittmittelgeber: DFG