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Engmann, Sebastian;
Spectroscopic ellipsometry study on the morphology of polymer fullerne solar cells, 2014. - Online-Ressource (PDF-Datei: XI, 142 S., 3, 04 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013
Parallel als Druckausg. erschienen

Die Untersuchung organischer Solarzellen stellt ein vielversprechendes interdisziplinäres Forschungsgebiet dar, versprechen sie doch eine günstige Alternative zu anorganischen Solarzellen. Ihr geringes Gewicht und hohe Flexibilität ermöglichen es der organischen Photovoltaik (OPV) in neue Bereiche, wie der Integration in architektonischen Design-Elementen und intelligenter Kleidung, Verwendung zu finden. Dennoch fehlt es noch an kommerzielle Anwendungen, da die OPV fundamentale Probleme überwinden muss. Zu nennen sei hier die geringe Stabilität der organischen Materialien gegenüber Wasser und Sauerstoff bei gleichzeitiger Beleuchtung, als auch morphologische Degradation. Die photoaktive Schicht ist typischerweise eine selbstorganisierte Mischung aus zwei oder mehreren organischen Verbindungen und erfordert daher sehr anspruchsvolle Strukturmanipulation, da die Mischungsmorphologie in äußerstem Maße die Solarzellleistung bestimmt. Es ist von inhärenter Bedeutung die Morphologie aktiv zu steuern, um organische Solarzellen mit höchstmöglicher Effizienz zu produzieren. Das Verständnis zwischen morphologischer Struktur und Solarzelleneigenschaften ist hierzu unentbehrlich. Diese Arbeit hatte zum Ziel, die morphologische Struktur von Polymer/Fulleren-Mischschichten durch ein optisches und daher zerstörungsfreies Verfahren zu untersuchen: winkelvariierende spektroskopische Ellipsometrie (Variable Angle Spectroscopic Ellipsometry (VASE)). Obwohl die dargestellten neu entwickelten Messroutinen und optischen Modelle für beliebige Systeme Anwendung finden können, wurde als zu untersuchendes Materialsystem auf Mischungen des weitverbreiteten Polymers Poly(3-hexylthiophen-2,5-diyl) (P3HT) und dem Fullerenderivat Phenyl-C$61$-Buttersäure-methylester (PCBM) zurückgegriffen. Dies ist dem Gedanken geschuldet die gewonnen Ergebnisse der optischen Modellierung, entsprechend einer indirekten Messung, mit möglichst vielen bereits etablierten Messverfahren zur Morphologieuntersuchung zu vergleichen. Zudem zeigen Polythiophen/Fulleren-Mischungen viele physikalisch höchst interessante Eigenschaften, wie die Kristallisation einer oder beider Komponenten, und die Entmischung der photoaktiven Schicht. Aufgrund dieser Effekte und der zu erreichenden hohen Solarzelleffizienzen, stellt P3HT/PCBM das Standardmaterialsystem der OPV Forschergemeinschaft dar. In dieser Arbeit wurde die Kristallisation und räumliche Ordnung der Polymerkomponente in P3HT/PCBM-Mischschichten für verschiedene Fulleren-Konzentrationen innerhalb der photoaktiven Schicht untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Fulleren-Phase stark die Anordnung der Polymer-Komponente beeinflusst. In diesem Zusammenhang wurde ein neues optisches Modell entwickelt, welches die quantitative Unterscheidung zwischen höher und weniger geordneten Polymer-Domänen ermöglicht. Mit diesem Modell ist es erstmals gelungen zu zeigen, dass spinodale Entmischung und das resultierende Fulleren-Konzentrationsprofil über der Schichtdicke die Keimbildung und das Wachstum von geordneten Polymer-Domänen, sowie den Volumenanteil von geordneten Polymerdomänen innerhalb des Filmprofils maßgeblich kontrollieren. Ein Highlight dieser Arbeit ist die Tiefenprofilierung der Fullerene- Konzentration und der Verteilung geordeneter Polymer-Domänen in vollständigen Solarzellstrukturen, im Gegensatz zu der allgemein üblichen Praxis die Morphologie in separat präparierten Schichten auf Silizium oder Glas-Substraten zu untersuchen. Dies ist speziell zur Untersuchung der Grenzflächeninteraktion des Polymer/Fulleren-Gemisches mit der Elektrode während eventueller Temperschritte höchst interessant. Durch die gezeigte zerstörungsfreie Tiefenprofilierung vollständiger Solarzellen wird erstmals die Möglichkeit eröffnet in situ Studien über die Langzeitstabilität der Morphologie und der Elektrodengrenzflächen durchzuführen, da die Möglichkeit besteht dasselbe Bauelement sowohl elektrisch als auch optisch zu Untersuchen. Hierdurch können kleinste morphologische Änderungen direkt mit der Solarzellenleistung korreliert werden.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=23948

Shokhovets, Sviatoslav; Bärwolf, Florian; Gobsch, Gerhard; Runge, Erich; Köhler, Klaus; Ambacher, Oliver
Excitons and exciton-phonon coupling in the optical response of GaN. - In: Physica status solidi. Current topics in solid state physics. - Berlin : Wiley-VCH, 2002-2017 , ISSN: 1610-1642 , ZDB-ID: 2102966-0, ISSN 1610-1642, Bd. 11 (2014), 2, S. 297-301

http://dx.doi.org/10.1002/pssc.201300311

Klumbies, Hannes; Karl, Markus; Hermenau, Martin; Rösch, Roland; Seeland, Marco; Hoppe, Harald; Müller-Meskamp, Lars; Leo, Karl
Water ingress into and climate dependent lifetime of organic photovoltaic cells investigated by calcium corrosion tests. - In: Solar energy materials & solar cells, ISSN 1879-3398, Bd. 120.2014, Part B (Jan.), S. 685-690

http://dx.doi.org/10.1016/j.solmat.2013.10.023

Herms, Martin; Osinniy, Viktor; Kirop, Maksims; Dreckschmidt, Felix; Neusel, Jens; Gybin, Oleksij; Grochocki, Anett; Möller, Christian; Lauer, Kevin
Windmill-like structure in Cz-Si. - In: Energy procedia, ISSN 1876-6102, Bd. 38 (2013), S. 80-85

http://dx.doi.org/10.1016/j.egypro.2013.07.252

Möller, Christian; Lauer, Kevin
Charge carrier lifetime shift induced by temperature variation during a MWPCD measurement . - In: Energy procedia, ISSN 1876-6102, Bd. 38 (2013), S. 153-160

http://dx.doi.org/10.1016/j.egypro.2013.07.262