Chemische Defekte in organischen Solarzellen

• Antragsteller: Professor Dr. Carsten Deibel; Professor Dr. Michael Sommer
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 548903709

Seit den 90er Jahren werden aus Lösung prozessierte organische Bulk-Heteroübergangs-Solarzellen untersucht, die in jüngster Zeit einen Wirkungsgrad von mehr als 18 % erreicht haben. Dieser Fortschritt ist beeindruckend, wenn man bedenkt, dass die Dünnschicht mit den beiden organischen Halbleitern, Donator und Akzeptor, ungeordnet ist. Das Auftreten tiefer Defektzustände, über das vor kurzem sogar für aktuelle und leistungsfähige organische Solarzellen berichtet wurde, würde sich negativ auswirken: sie würden die Rekombinationsverluste und damit den dunklen Sättigungsstrom erhöhen, was zu einer geringeren photovoltaischen Leistung führt. Der Untersuchung des chemischen oder strukturellen Ursprungs solcher Defektzustände wurde jedoch bisher nicht viel Aufmerksamkeit geschenkt, und eine Bestätigung der tiefen Defekte steht noch aus. Daher verdient die Defektspektroskopie in organischen Halbleitern eine eingehende Betrachtung, sowohl speziell im Hinblick auf chemische Defekte als auch im Allgemeinen. Dieser Antrag zielt darauf ab, die Defektspektroskopie in organischen Halbleitern und Halbleiter-Mischungen in umfassender Weise zu etablieren. Wir konzentrieren uns auf das hochmoderne Donatorpolymer PM6 in Kombination mit kommerziellen Akzeptoren und werden eine Reihe von PM6-Analoga mit absichtlich eingeführten Defekten synthetisieren, um ihre spektroskopische Signatur und ihren Einfluss auf performante organische Solarzellen zu untersuchen. Darüber hinaus wollen wir die Beobachtung und Bedeutung der kürzlich berichteten tiefen Defektzustände bestätigen und ihren chemischen Ursprung bestimmen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen