Strahlende Rekombination in organischen Solarzellen

• An­trag­stel­ler: Professor Dr. Carsten Deibel ; Technische Universität Chemnitz; Institut für Physik; Optik und Photonik kondensierter Materie, insb. für Sensorik und Analytik; Professor Dr.-Ing. Thomas Kirchartz ; Forschungszentrum Jülich ; Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK) ; Photovoltaik (IEK-5); Professor Dr. Uwe Rau ; Forschungszentrum Jülich ; Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK) ; Photovoltaik (IEK-5)
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254002545

In dem beantragten Projekt soll ein verbessertes Verständnis strahlender und nicht-strahlender Rekombinationsprozesse in organischen Solarzellen erlangt werden. Dazu werden Untersuchungen mittels Elektrolumineszenz- und komplementärer Charakterisierungsmethoden vorgenommen. Um dieses Ziel zu erreichen muss zuerst der Mechanismus der strahlenden Ladungsträgerrekombination in organischen Solarzellen verstanden werden. Wir planen, hochempfindliche Messungen der Elektrolumineszenz im Gleichgewicht sowie transiente Messungen durchzuführen. Die Ergebnisse werden mit Unterstützung von Simulationen, welche die Unordnung der organischen Materialien berücksichtigen, ausgewertet und interpretiert. In einem zweiten Schritt werden wir unsere Erkenntnisse auf eine breitere Auswahl an relevanten organischen Solarzellen anwenden. Schwerpunkte unseres Projektantrages sind die Charakterisierung der Rolle lokalisierter Zustände, also Ladungsträgerfallen, auf die Effizienz der Solarzellen, das Verhältnis der Mikrostruktur der Materialgemische zu ihrer Zustandsdichte, sowie den Unterschied der Mechanismen für strahlende und nicht-strahlende Verluste. Desweiteren werden wir Elektrolumineszenzspektroskopie für die Untersuchung von Bandausläufern am Donor-Akzeptor Heteroübergang nutzen, zumal diese direkten Einfluß auf die Leerlaufspannung der Solarzellen haben. Zu guter Letzt streben wir an unsere Ergebnisse hinsichtlich der fundamentalen Grenzen der Effizienz molekularer Solarzellen zu unterpretieren, um Richtlinien für die Erlangung höherer Wirkungsgrade entwickeln zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen