Technologie

Nanoblick in organische Solarzellen

14.08.2019 - Neue Visualisierungstechnik soll physikalische Grundlagen der organischen Photovoltaik verstehen helfen.

Mit einer neuen spektro­skopischen Methode ist es möglich, die Energie­landschaft im Inneren von Solarzellen aus organischen Materialien zu messen und zu visualisieren. Entwickelt wurde sie von einem Forschungsteam unter der Leitung von Yana Vaynzof, Physikerin an der Universität Heidelberg. Diese neuartige Visuali­sierungs­technik erlaubt es, physikalische Grundlagen der orga­nischen Photo­voltaik mit großer Genauigkeit zu untersuchen und Vorgänge wie beispiels­weise Energie­verluste besser zu verstehen.

„Die Kartierung der Erde und ihrer Landschaften war ein notwendiger Schritt, um Bewegungs­muster und Dynamiken, zum Beispiel von Menschen, Tieren oder auch Wasser, zu verstehen“, erläutert Vaynzof, Forschungs­gruppen­leiterin am Kirchhoff-Institut für Physik der Universität Heidelberg. „Ebenso wird die Bewegung von elek­trischen Ladungen in einer Solarzelle durch die Energie­landschaft im Inneren des Bauteils bestimmt“. Bisher war ihre Visualisierung so anspruchsvoll, dass für die Untersuchung grund­legender Funktions­weisen organischer Photo­voltaik-Bauteile nur grobe Schätzungen verwendet werden konnten.

Die von den Wissen­schaftlern entwickelte spektro­skopische Methode kann die Energielandschaft im Nanometer­bereich abbilden und zu jedem Zeitpunkt der Lebensdauer einer Solarzelle eingesetzt werden. „Die Stärke unseres Verfahrens liegt in dieser ausge­zeichneten Auflösung und der großen Viel­seitigkeit der Anwendung", sagt Vincent Lami, Mitarbeiter im Team von Vaynzof. Nach den Worten von Vaynzof wurde damit ein Schlüssel­problem im Bereich der organischen Photovoltaik gelöst. „Ohne die genaue Kartierung der Energielandschaften ist es schwierig zu verstehen, wie und warum Bauteile beim Umwandlungs­prozess von Licht zu Elek­trizität Energie verlieren. Jetzt haben wir eine spektro­skopische Methode, die es uns ermöglicht, neue Generationen von Solarzellen mit geringeren Energie­verlusten und verbesserter Leistung zu entwickeln“, betont die Wissen­schaftlerin. Die Forschungs­arbeiten sind Teil des Projekts Energymaps, für das Vaynzof Mittel des Euro­päischen Forschungsrates – einen ERC Starting Grant – erhalten hat.

U. Heidelberg / JOL

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