FWF - TerryPV - Terrylen-basierende Akzeptoren für Organische Solarzellen

Projekt: Foschungsprojekt

Beschreibung

Die Photovoltaik ist ein wichtiger Pfeiler für eine saubere und erneuerbare Energieerzeugung. Nach Berichten über die ersten Silizium-Solarzellen in den fünfziger Jahren ist das Feld stetig gewachsen und viele neue Arten von Solarzellen wurden entwickelt. In letzter Zeit haben organische Solarzellen aufgrund ihrer attraktiven Eigenschaften, wie starke und einstellbare Lichtabsorption, mechanische Flexibilität, reduzierte Herstellungskosten und ökologische Vorteile, ein wachsendes Forschungsinteresse gefunden. In diesen Zellen besteht die lichtabsorbierende Schicht aus einer Mischung zweier organischer Materialien, einem sogenannten einem Elektronendonor- und einem Akzeptormaterialien, die auf organischen Molekülen (oder Polymeren) basieren. Unabhängig vom Solarzellentyp blieb das zentrale Forschungsziel - Effizienzsteigerung und Senkung der Herstellungskosten - seit den frühesten Solarzellen gleich. Im aktuellen Projekt wird dieses Ziel systematisch angegangen, indem die Struktur-Eigenschafts-Beziehung neuartiger Akzeptormoleküle auf Terrylenbasis untersucht wird. Terrylene gehören zur Klasse der Rylenfarbstoffe. Perylenderivate, die ebenfalls zu dieser Klasse gehören, sind bereits etablierte Akzeptormaterialien für organische Solarzellen. Terrylene haben im Vergleich zu Perylenen verbesserte spektrale Eigenschaften, sind aber genauso synthetisch zugänglich, was sie für die Anwendung in Solarzellen interessant macht. Aufgrund ihrer höheren Molekülgröße neigen Terrylene jedoch zur Bildung intermolekularer Aggregate. Eine solche Aggregatbildung verringert die Löslichkeit und als Folge wird die Solarzellenherstellung erschwert. Darüber hinaus verringert die Aggregation der Akzeptormoleküle die Effizienz des Elektronentransfers in einer Mischung mit Donormaterialien, was sich direkt negativ auf die Leistung der Solarzellen auswirkt. Um dieses Problem zu lösen, werden in diesem Projekt verschiedene neue Terrylenderivate mit verbesserter Löslichkeit hergestellt und ihre optischen und elektronischen Eigenschaften charakterisiert. Zur Interpretation der Ergebnisse werden verschiedene Berechnungsmethoden eingesetzt. Darüber hinaus werden Mischungen mit Elektronendonoren hergestellt und ihre strukturellen Eigenschaften unter Verwendung von Methoden wie Röntgenstreuungsmessungen und Rasterkraftmikroskopie charakterisiert. Diese Mischungen werden auch zur Herstellung von Solarzellen verwendet, deren Wirkungsgrad dann bestimmt wird. Aus den erfassten Daten wird die Struktur-Eigenschafts-Beziehung für Terrylenderivate aufgestellt, die dadurch Solarzellen mit verbesserter Effizienz auf Basis der Terrylenakzeptoren ermöglichen sollen. Die neuen Terrylenefarbstoffe und die Ergebnisse bezüglich der Beziehung zwischen Terrylenstruktur und ihrer Eigenschaften sind auch für andere Gebiete interessant, wie etwa Materialwissenschaft (z. B. organische Feldeffekttransistoren) oder analytische Chemie (z. B. neue Fluoreszenzfarbstoffe).
StatusLaufend
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/10/1930/09/21