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Projekt
Korrelation von elektronischen und optischen Eigenschaften von Materialien in gedruckten organischen Solarzellen (Projekt 7)
Antragsteller
Professor Dr. Dietrich R. T. Zahn
Fachliche Zuordnung
Experimentelle Physik der kondensierten Materie
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461909888
In diesem Projekt wenden wir Photoemissionsspektroskopie (PES) und inverse Photoemissionsspektroskopie (IPES) sowie spektroskopische Ellipsometrie (SE) zur Bestimmung der elektronischen bzw. optischen Eigenschaften von reinen Nicht-Fulleren-Akzeptor- (NFA), Donator- und Multiblock-Co-Oligomer-Schichten sowie Donator-Akzeptor-Mischungen im Ausgangszustand und in Abhängigkeit von verschiedenen Alterungsprozessen an. PES und IPES liefern Informationen über die Dichten besetzter bzw. unbesetzter Zustände, aus denen sich wertvolle Parameter wie die Austrittsarbeit, die Ionisierungsenergie, die Elektronenaffinität und damit die Transport-Bandlücke ableiten lassen. Ellipsometrische Spektren liefern die dielektrische Funktion bzw. die optischen Konstanten, aus denen sich die optische Bandlücke ableiten lässt. Darüber hinaus lassen sich mit SE Schichtdicken, Zusammensetzung und Zusammensetzungsgradienten, optische Anisotropien durch Molekülorientierung, Oberflächen- und Grenzflächenrauhigkeiten sowie horizontale und vertikale Inhomogenitäten bestimmen. Es gibt drei Forschungsschwerpunkte in diesem Projekt, nämlich die Untersuchung von a) reinen NFA-, Donator- und Multiblock-Co-Oligomer-Schichten, b) Donator-Akzeptor-Mischungen und c) des Einflusses von Degradations-/Alterungsprozessen. Bei den reinen Schichten untersuchen wir verfügbare NFAs, Donatoren und neuartige auf NFAs basierende Multiblock-Co-Oligomere, die in der Forschungsgruppe synthetisiert werden. Die erhaltenen Parameter dienen als Referenzdaten und als Input für die Modellierung von Bauelementen innerhalb der Forschungsgruppe. Der zweite Schwerpunkt liegt auf Donator-Akzeptor-Mischungen, und PES/IPES in Kombination mit SE liefern die gleichen wertvollen Parameter wie bei reinen Schichten. Die Rolle von SE wird jedoch wichtiger, da sie zur Untersuchung der Morphologie mit Hilfe von EMA-Ansätzen (Effective Medium Approximation) eingesetzt werden kann. Die EMA-Modellierung liefert Informationen über die Durchmischung von Donatoren und Akzeptoren und die Phasentrennung. Ansätze, die über die üblichen EMA-Ansätze hinausgehen, werden genutzt, um wechselwirkungsinduzierte Effekte sowohl in schleuderbeschichteten als auch in gedruckten Blends in Abhängigkeit von den Prozessparametern zu ermitteln. SE wird außerdem eingesetzt, um Inhomogenitäten von Mischschichten sowohl lateral als auch in der Tiefe zu untersuchen. Schließlich konzentrieren wir uns auf Degradations-/Alterungsprozesse von Mischschichten, wobei wir hauptsächlich SE und ihre In-situ-Monitoringmöglichkeiten nutzen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
