OPV - Stabilität

Die Degradation von organischen Solarzellen ist keinesfalls ein einfacher Prozess. Bei der Untersuchung kompletter Zellen ist man zunächst auf die zeitliche Verfolgung der Zell-Leistung unter Bestrahlung bei definierten Bedingungen (Atmosphäre, Temperatur, Temperaturzyklen, mechanischer und elektrischer Stress) angewiesen. Man geht inzwischen davon aus, dass die Zelle vom Zeitpunkt ihrer Herstellung an einer Vielzahl von Degradationspfaden folgt. In einer einfachen 5-Schicht-Zelle, bestehend aus Anode (z.B. ITO), einer Löchertransportschicht (z.B. PEDOT:PSS), dem aktiven Material (z.B. einem P3HT:PCBM-Komposit), einer Elektronentransportschicht (z.B. LiF, C60) und Kathode (z.B. Aluminium), müssen Reaktionen mit Sauerstoff und Wasser aus der Atmosphäre sowohl in jeder einzelnen Schicht als auch an jeder Grenzfläche berücksichtigt werden.

Hauptziel der BUW-Aktivitäten in diesem Projekt ist die Synthese von Donor-Polymeren und entsprechenden Modell-Oligomeren und für die systematische Untersuchung der Degradationsmechanismen in organischen Solarzellen vom "bulk heterojunction"-Typ. Poly(3-hexylthiophen) (P3HT) als bisher bestuntersuchtes Donorpolymer absorbiert in einem Wellenlängenbereich zwischen 350 und 650 nm ca. 46% der eingestrahlten Solarphotonen. Um den Anteil eingefangener Photonen zu erhöhen, muss eine größere Überlappung des Absorptionsspektrums des Donor-Polymers mit dem Solarspektrum erreicht werden. Eine Vergrößerung der Spektralbreite könnte z. B. durch die Verwendung von sogenannten Donor-Akzeptor-Verbindungen (Polymere, Oligomere) erreicht werden. Für erste Stabilitätsmessungen sollen zusätzlich einfache, lösliche Thiophenoligomere hergestellt werden. Im weiteren Verlauf des Vorhabens sollen aufbauend auf die aus den Degradationsuntersuchungen abgeleiteten Erkenntnisse neue Polymer-Materialien mit verbesserter Stabilität hergestellt werden.

Laufzeit:
01.09.2008-31.11.2011

Projektleiter:
Prof. Dr. U. Scherf