Untersuchung von molekularer Adsorption auf inorganischen Perovskit Solarzellenmaterialien auf der atomaren Skala

• Antragsteller: Professor Dr. M. Alexander Schneider
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567917152

Die neuen hoch-effizienten Perowskit Solarzellen benötigen Ladungstransportschichten, um den Abtransport der photogenerierten Ladungsträger aus dem Absorbermaterial zu gewährleisten. Wegen ihrer einfachen Prozessierbarkeit und Adaptierbarkeit kommen hier bevorzugt Lagen aus funktionalen, organischen Molekülen zum Einsatz. Darüber hinaus sind solche Moleküllagen auch geeignet, die Solarzelle zu stabilisieren und gegen schädliche Außeneinwirkungen zu schützen und so die Lebensdauer der Zelle zu verlängern. Die dahinter liegenden Prozesse an der Grenzfläche zwischen Perowskit und der Moleküllage sind allerdings auf der atomaren bzw. molekularen Skala weitestgehend unerforscht. In dem Projekt wird die Adsorption und Wechselwirkung von verschiedenen funktionalen Molekülen aber auch von typischen Lösungsmittelmolekülen auf bzw. mit den Oberflächen von beispielhaft gewählten dünnen CsPbBr3 und CsSnBr3 Perowskitfilmen experimentell untersucht. Dafür wird die Methode der Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie bei tiefen Temperaturen und im Ultrahochvakuum verwendet. Ziel des Projektes ist es, etwas über die Wechselwirkungskräfte zwischen Molekül und Oberfläche aber auch zwischen benachbarten Molekülen zu lernen. Dies wird durch die Bestimmung der Adsorptionsgeometrie von einzelnen Molekülen und selbstassemblierten Molekülschichten, sowie ihrer wesentlichen elektronischen Eigenschaften erreicht. Insbesondere soll in dem Projekt die Kombination von funktionalen Molekülen und Lösungsmittelmolekülen, wie sie auch bei der Produktion von Solarzellen oder anderen optoelektronischen Bauelementen aus Perowskitmaterialien verwendet werden, beispielhaft untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen