Singulett Exzitonendiffusion in konjugierten Polymeren: Relaxation und thermische Aktivierung

• Antragsteller: Professor Dr. Carsten Deibel
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449532543

Die Diffusion von Singulett-Exzitonen, der primären photoangeregten Spezies in organischen Halbleitern, spielt eine zentrale Rolle für die Leistungsfähigkeit organischer Leuchtdioden bzw. Solarzellen. Unser Ziel ist es, mithilfe konfokaler Photolumineszenzspektroskopie die thermische Aktivierung der Exzitonenlebensdauer und -diffusionskoeffizienten in verschiedenen organischen Halbleitern zu verstehen. Insbesondere untersuchen wir• den Einfluss von Homokopplungsdefekten und Molekulargewicht im konjugierten Polymer PCDTBT unter Beachtung thermischer Aktivierung• Exzitondiffusion in mit Lösungsmitteldämpfen getemperten P3HT-Dünnschichten, in denen Sphärolite wachsen• wie neuartige Nicht-Fulleren-Akzeptoren in organischen Solarzellen die Exzitonendiffusion und die damit verbundene Leistungsumwandlungseffizienz beeinflussen, indem die Auswirkungen der energetischen Unterschiede von Polymer–Fulleren- zu Polymer–Nicht- Fulleren-Heteroübergangsfilmen verglichen werden• wie der effektive Förster-Radius für solche Systeme durch eine Kombination von Experimenten und Simulationen bestimmt werden kannWir werden eingangs die Volumen-Quench-Methode anwenden, bei der eine geringe, variierende Menge von Photolumineszenz-Quenchern in die organischen Halbleiter gemischt wird. Da dieser Ansatz einen negativen Einfluss auf das Wachstum von Sphärolithen beim Tempern mit Lösungsmitteldämpfen hat, werden wir die Bestimmung der Exzitondiffusion durch Singulett–Singulett-Annihilation etablieren. Diese Methode hat den Vorteil, dass das zu testende System nicht geändert wird, da kein Quencher erforderlich ist. Unterstützt durch kinetische Monte Carlo Simulatio- nen ermöglicht unser kombinierter Ansatz die Bestimmung lokaler Exzitonen-Lebensdauern und Diffusionskoeffizienten auf der Submikrometer-Skala.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen