Forschung & Entwicklung

Zweidimensionale Fulleren-Filme für Hybridsolarzellen

Fulleren-Materialen mit neuen elektronischen Eigenschaften können in hybride Solarzellen integriert werden.

Hybridsolarzellen aus anorganischem Silizium und organischen Materialien gelten als preiswerte und einfach herzustellende Alternative zu Siliziumsolarzellen. Um hohe Wirkungsgrade zu erreichen, müssen die organischen Halbleiter hinsichtlich ihrer elektronischen Eigenschaften optimiert werden. Die Herstellung geeigneter Materialien ist bislang eine Herausforderung. Einen neuen Ansatz fanden Forscher vom Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), der Universität Jena und der Technischen Universität Ilmenau. Über die supramolekulare Struktur der organischen Materialien können sie erstmals die gewünschten elektronischen Merkmale gezielt einstellen und steuern.

„Wir arbeiten mit Fullerenen – das sind große Moleküle aus Kohlenstoff, die einem Fußball ähneln und außergewöhnliche elektronische und optische Eigenschaften haben. Diese eigentlich in Wasser unlöslichen Moleküle haben wir mit wasserlöslichen Seitenketten modifiziert. Dadurch können sie, genau wie Spülmittel, zweidimensionale Filme an der Grenzfläche zwischen Wasser und Luft oder zwischen zwei Flüssigkeiten bilden“, erläutert Dr. Martin Presselt, Arbeitsgruppenleiter am Leibniz-IPHT.

Nach diesem Prinzip arrangieren die Jenaer Forscher die Fullerene zu übergeordneten Strukturen. Über die entsprechenden Methoden der Filmherstellung bestimmen sie die Anordnung der Moleküle und damit die elektronischen Eigenschaften des Materials. „Jetzt können wir erstmals die energetischen Merkmale von Fulleren-Materialien jenseits der Einzelmolekülstruktur systematisch verändern und sie für die jeweilige Anforderung, zum Beispiel den Einsatz in Hybridsolarzellen, anpassen“, fasst Presselt den Weg von der organischen Grenzflächenchemie hin zu optoelektronischen Bauteilen zusammen.

von mn

Originalveröffentlichung:

[D. Saunak, J. Preiß, J. Plentz, U. Brückner, M. von der Lühe, O. Eckardt, A. Dathe, F. H. Schacher, E. Täuscher, U. Ritter, A. Csáki, G. Andrä, B. Dietzek, M. Presselt, Controlling Intermolecular Interactions at Interfaces: Case of Supramolecular Tuning of Fullerene's Electronic Structure, Adv. Energy Mater. (2018), DOI: 10.1002/aenm.201801737]

www.leibniz-ipht.de

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