UMWELTnanoTECH

UMWELTVERTRäGLICHE ANWENDUNGEN DER NANOTECHNOLOGIE

3 Bessere Effizienz und Stabilität organischer Halbleiterschichten

Arbeitsfeld:

Ziel des Projekts ist es, die Verträglichkeit von Komponenten für die organische Photovoltaik zu verbessern. Es sollen Nanostrukturen in Organischen Solarzellen und Hybridsolarzellen kontrolliert und damit deren Wirkungsgrad und Langzeitstabilität erhöht werden. Die umweltverträgliche Verarbeitung aus nicht-chlorierten Lösungsmitteln liegt dabei besonders im Fokus.
Polymerblendsolarzellen bestehend aus einem Halbleiterpolymer und Fullerenderivaten, zeigen vergleichsweise hohe Wirkungsgrade im Bereich von 6-8 %.5 Diese hohen Effizienzen wurden nur in kleinflächigen Solarzellen (< 1cm²) durch Optimierung der Nanostrukturen in Halbleiterschichten mittels Prozessadditiven erzielt. Allerdings besitzen solche Schichten eine nur begrenzte morphologische Stabilität. Dies führt mit der Zeit zu einer Abnahme der Effizienz. Außerdem bereitet die Optimierung und Einstellung der Morphologie auf der Nanoskala Probleme bei der großflächigen Herstellung von Solarzellen.6 Darüber hinaus sind die hohen Effizienzen im Labor nur durch die Verarbeitung der Halbleiterschichten aus chlorierten Lösungsmitteln wie z. B. Chloroform oder Chlorbenzol zu erreichen. Eine Verarbeitung aus chlorierten Lösungsmitteln ist für eine technologierelevante, großflächige Beschichtung von Halbleiterschichten ungeeignet. Hierfür sollen  umweltverträgliche Verarbeitungsmethoden ermöglicht werden.
Folgende praxisrelevante Fragestellungen werden bearbeitet, um die oben genannten Probleme zu lösen:
a) Synthese und Anwendung maßgeschneiderter Blockcopolymere als Verträglichkeitsvermittler,
b) Synthese endgruppenfunktionalisierter Halbleiterpolymere und deren Anwendung in Hybridsolarzellen,
c) Materialien für umweltverträgliche Verarbeitungsmethoden,
d) Technologische Voraussetzungen („scale-up“) für die Materialherstellung.
Damit sollen die Stabilisierung der Nanostrukturen und eine umweltverträgliche Verarbeitung gewährleistet werden. Durch „Scale-Up“ soll eine ausreichende Menge der neuartigen Materialien zur Verfügung gestellt werden. Geringere Materialkosten von Druckverfahren können die Prozessierungskosten organischer Halbleiter drastisch senken. Nach Marktstudien liegen die Hauptanwendungsgebiete in den Bereichen Mobilität und gebäudeintegrierte Photovoltaik.