FWF - ChemInTHS - Chemische Grenzflächenmodifikation in Hybridsolarzellen

Projekt: Foschungsprojekt

Beschreibung

Dieses Projekt widmet sich der Grundlagenforschung an Hybridsolarzellen, einer Solarzellentechnologie auf Basis von konjugierten Polymeren und anorganischen halbleitenden Nanopartikeln, und verbindet Aspekte von Nanotechnologie und Materialwissenschaften. Hybridsolarzellen kombinieren die leichte Verarbeitbarkeit und die hohen Absorptionskoeffizienten von organischen Materialien mit den Vorteilen von anorganischen Solarzellenmaterialien wie hohe Ladungsträgerbeweglichkeiten und Robustheit. Die aktiven Schichten der Hybridsolarzellen sind dabei nur einige hundert Nanometer dick und können energieeffizienter und billiger als anorganische Solarzellen auf flexiblen und transparenten Substraten hergestellt werden. Der limitierende Faktor für den Wirkungsgrad von Hybridsolarzellen, der in den letzten Jahren bis auf etwa 4 - 5% anstieg, ist wahrscheinlich die komplexe Grenzfläche zwischen Polymer und Nanopartikeln. Intensive Grundlagenforschung auf dem Gebiet der hybriden organisch-anorganischen Grenzfläche kann der Schlüssel dazu sein, hohe Wirkungsgrade mit diesem interessanten Solarzellentyp zu realisieren.
Daher behandelt dieses Projekt die chemische Modifikation der Polymer/Nanopartikel-Grenzflächen, hergestellt über einen neuen Ansatz, die so genannte in situ Route, bei der die Nanostrukturen direkt in einer Matrix aus einem konjugierten Polymer synthetisiert werden. Gezielte Modifikation dieser organisch-anorganischen Grenzflächen in den in situ hergestellten Nanokompositschichten ist ein völlig neues und unerforschtes Gebiet.
Der Einfluss von koordinierenden Molekülen mit unterschiedlichen Ankergruppen und Dipolmomenten auf "Oberflächen-Traps" und Ladungstrennung wird umfangreich untersucht werden. Besonderer Fokus wird auf zeitaufgelösten spektroskopischen Methoden, wie zeitaufgelöster Fluoreszenzspektroskopie und transienter Absorptionsspektroskopie liegen. Diese Techniken sind an der Nanostructured Materials and Devices Group des Department of Chemistry am Imperial College London, wo das Projekt durchgeführt werden wird, verfügbar. Durch die geplanten Untersuchungen wird profundes Wissen über die physikalischen Eigenschaften der Grenzfläche gewonnen und die Zusammenhänge zwischen chemischer Modifikation und den optischen und elektronischen Eigenschaften, sowie auch der Morphologie der Nanokompositschichten erforscht werden. Dieses Grundlagenwissen über die Eigenschaften der Grenzflächen und wie diese beeinflusst werden können, könnte zu einer signifikanten Erhöhung der Photospannung und des Photostroms von in situ hergestellten Hybridsolarzellen führen.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/12/1531/12/16