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Carbon Nanotube Solar Cells and Sensors

Subject Area Physical Chemistry of Solids and Surfaces, Material Characterisation
Term from 2013 to 2019
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 230785872
 
Final Report Year 2019

Final Report Abstract

Während der letzten fünf Jahre hat das Interesse an Kohlenstoffnanoröhren als lichtempfindliches Material für die Photovoltaik stark zugenommen. Um Kohlenstoffnanoröhren in Solarzellen verwenden zu können, sind nicht nur neuartige Solarzellenarchitekturen nötig, sondern auch neue Verfahren zur Kontrolle der Länge, der Anzahl der Wände, des Durchmessers und der elektronischen und optischen Eigenschaften der Kohlenstoffnanoröhren. Zusätzlich muss es mit diesen Verfahren möglich sein große Mengen von Kohlenstoffnanoröhren mit gewünschten Eigenschaften herzustellen. Abschließend werden Methoden benötigt, mit denen man die Ausrichtung dieses 1D-Nanomaterials auf der Makro- und Nanoebene kontrollieren kann, um großflächige und dünne Schichten mit beliebiger Orientierung zu erzeugen. Mit diesen Herausforderungen befasst sich die Emmy-Noether-Arbeitsgruppe von Dr. Benjamin Flavel. Für die routinemäßige Anreicherung und Bereitstellung von großen Mengen von Kohlenstoffnanoröhren wurde bereits ein gelbasiertes Trennverfahren entwickelt. Dieses Verfahren sortiert Kohlenstoffnanoröhren nicht nur anhand ihrer optischen und elektronischen Eigenschaften, sondern auch nach ihrer Chiralität. Im Fall einer doppelwandigen Kohlenstoffnanoröhre ist eine Sortierung aufgrund der elektrischen Eigenschaft (metallisch oder halbleitend) der äußeren Wand möglich. Aus der dadurch verfügbaren großen Menge an Kohlenstoffnanoröhren (im mg Bereich) werden neuartige Kohlenstoffnanoröhren-Tinten entwickelt, mit deren Hilfe wiederum großflächige, ausgerichtete dünne Schichten hergestellt werden können. Diese Filme aus Kohlenstoffnanoröhren werden mit verschiedenen Fullerenderivaten kombiniert um eine funktionsfähige Solarzelle herzustellen. Das Augenmerk liegt hierbei bei der Entwicklung und Herstellung von Verfahren zum Bau einer rein auf Kohlenstoff basierten Solarzelle. Gleichermaßen werden auf die einzigartigen optischen Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhren verschiedener Chiralität zur Herstellung von lichtempfindlichen Bauteilen auf Nanoebene benutzt.

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