Untersuchung von schnellen Annealingverfahren und deren Auswirkungen auf die Bulk Heterojunction in organischen Sollarzellen
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Seit der Erfindung der ersten organischen Solarzellen 1986 durch Tang et al.1 wurde auf dem Gebiet der organischen Photovoltaik (OPV) intensive Forschung betrieben. Von anorganischen Solarzellen unterscheidet sich die OPV durch sehr dunne und semitransparente Schichten und der Moglichkeit der einfachen Herstellung massenproduktionstauglicher Druckverfahren. Die Leistung der Solarzelle wird beeinflusst durch außere Faktoren, wie Kontakt- und Transportschichten, die Schichtdicken und das verwendete Materialsystem. Werden diese konstant gehalten, hangt die Effizienz von den morphologischen Aspekten eines interpenetrierenden Netzwerks (Bulk Heterojunction) aus den Donor- und Akzeptormolekulen des verwendeten Materialsystems ab. Die Leistung kann in (Poly(3-hexylthiophen):Phenyl-C61-Butylsaure Methylester) durch Nachbehandlungsprozesse (s.g. Annealing) deutlich gesteigert werden. In dieser Arbeit wurden mit den Domanengroßen, der Ladungstragermobilitat, der Bildung von Transportpfaden und vertikalen Konzentrationsgradienten vier Bedingungen fur die Morphologie von effizienten Solarzellen definiert. Anhand dieser vier Bedingungen wurden verschiedene Annealingverfahren und deren Auswirkungen auf die Morphologie von untersucht. Die Schwerpunkte in dieser Arbeit liegen erstens in der Erforschung der Morphologie der Solarzellen und zweitens in der Untersuchung schneller Annealingverfahren. Verglichen werden elektrische Bauteilmessungen mit morphologischen Untersuchungen. Durch die Verwendung der analytischen Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) konnen P3HT-reiche und PCBM-reiche Domanen in einer Nanometerauflosung getrennt voneinander dargestellt werden. Zu Beginn werden die Effekte des thermischen Annealings auf untersucht. Es konnte ein schneller Anstieg der Effizienz gezeigt werden. Dieser wird auf einen verbesserten Ladungstransport durch Netzwerkbildung und Teilkristallisierung von P3HT zuruckgefuhrt. Anhand der Untersuchung des vertikalen Konzentrationsverlaufs konnte keine bevorzugte Stromrichtung in der Morphologie gefunden werden. Zur Untersuchung von schnellen Annealingprozessen wurden Solarzellen mit elektromagnetischer Strahlung im Mikrowellenspektralbereich bei 2,45 GHz bestrahlt. Dabei konnte eine Absorption der Strahlung in Abhangigkeit vom Oberflachenwiderstand gezeigt werden. Durch die Erwarmung der ITO-(Indiumzinnoxid) Anode ließen sich die durch steile Temperaturrampen in nur wenigen Sekunden effizient herstellen. Morphologieuntersuchungen bestatigten eine sehr schnelle Strukturbildung in der Abschließend konnten durch die Verwendung von Nitrobenzol als Losemitteladditiv Solarzellen auch ohne Annealingschritt effizient gebaut werden. Abhangig von der Nitrobenzolkonzentration findet wahrend des Losemittelverdampfens bei der Beschichtung eine Kristallbildung von P3HT statt. Gezeigt werden konnte die Ausbildung eines wahrend der Beschichtung. Dieses Netzwerk verursacht einen vertikalen Konzentrationsgradienten und ermoglicht den Bau von sehr temperaturstabilen Solarzellen. 1C. W. Tang. Two-layer organic photovoltaic cell. Appl. Phys. Lett., 48(2):183-185, 1986.


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Product Details
  • ISBN-13: 9783954041039
  • Publisher: Na
  • Height: 210 mm
  • Weight: 10 gr
  • ISBN-10: 3954041030
  • Binding: Paperback
  • Language: German
  • Width: 249 mm


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