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Forschungsthemen

Transport in Organischen Solarzellen

Wir beschäftigen uns damit, ein grundlegendes Verständnis von Ladungstransfer und Ladungstransport in organischen Solarzellen zu erarbeiten. Zu diesem Zweck werden passende EPR-basierte Techniken verwendet. Insbesondere soll die experimentelle Methode der transienten elektrisch detektierten magnetischen Resonanz (transiente EDMR) entwickelt werden. Die Kombination der Empfindlichkeit von EDMR und der Zeitauflösung von transienter EPR wird es uns ermöglichen, den Zusammenhang zwischen Ladungstransferkomplexen, die infolge von Photoanregung und anschließendem Ladungstransfer zwischen Donator und Akzeptor entstehen, und dem Photostrom von Polymer:Fulleren-Solarzellen systematisch zu untersuchen.

Dieses Projekt ist Teil des DFG Schwerpunktprogramms 1601 zum Thema “New Frontiers in Sensitivity für EPR Spectroscopy: From Biological Cells to Nano Materials”.

Kontakt: Jan Behrends
Mitarbeiter: Felix Kraffert

Ladungstrennung in Hybrid-Solarzellen

Hybrid-Solarzellen aus organischen und anorganischen Halbleitern bieten das Potenzial für zukünftige photovoltaische Bauelemente mit hohen Wirkungsgraden bei vergleichsweise niedrigen Produktionskosten. Die Kombination aus (nanostrukturierten) anorganischen Halbleitern und organischen Halbleitern erscheint besonders vielversprechend, da sich die Vorteile von beiden Materialien kombinieren lassen. Dennoch liegen die Wirkungsgrade derzeitiger Hybrid-Solarzellen in der Regel weit unterhalb der Wirkungsgrade von rein anorganischen Solarzellen bzw. Zellen mit ausschließlich organischen Absorbermaterialien. Ein entscheidender Grund hierfür ist oftmals die ineffiziente Ladungstrennung, d.h. die Umwandlung von photogenerierten Exzitonen in freie Elektronen und Löcher an der Hybrid-Grenzfläche. An dieser Stelle setzen unsere Arbeiten an.

Im Rahmen einer Helmholtz Energie-Allianz arbeiten wir gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum Berlin, dem Forschungszentrum Jülich, der Humboldt-Universität zu Berlin und der Universität Potsdam daran, „Anorganisch/organische Hybrid-Solarzellen und -Techniken für die Photovoltaik“ zu entwickeln. Unser Schwerpunkt liegt dabei auf dem Erstellen eines umfassenden Verständnisses der Prozesse, die zur Exzitonendissoziation und Ladungsträgertrennung an Grenzflächen zwischen anorganischen Halbleitern (ZnO, CIGS, Si) und konjugierten organischen Polymeren bzw. kleinen organischen Molekülen führen.

Kontakt: Jan Behrends
Mitarbeiter: Robert Steyrleuthner (AG Bittl)

EPR Charakterisierung von organischen Materialien für Photovoltaik und Optoelektronik

Eines unserer Forschungsziele ist die Weiterentwicklung und Anwendung der EPR Spektroskopie für die Charakerisierung von organischen Molekülen und Materialien für Photovoltaik und Optoelektronik. Durch Anwendung von Multifrequenz CW und Puls EPR Methoden bestimmen wir die Eigenschaften der paramagnetische Zentren in organischen Materialien und charakterisieren die Wechselwirkungen mit ihrer Umgebung auf molekularer Ebene. Mit diesen Informationen versuchen wir dann Korrelationen zwischen der molekularen Struktur und den elektronischen und magnetischen Eigenschaften von organischen Halbleitern und anderen organischen funktionellen Materialien zu erkennen.

Dieses Projekt ist Teil eines Marie Skłodowska Curie Fellowships, welches von der EU Kommission im Rahmen der Horizon 2020 Initiative finanziert wird.

Kontakt: Jan Behrends
Mitarbeiter: Claudia Tait


Weitere Informationen zu unseren Forschungsthemen folgen in Kürze.