Polymer solar cells

  • Forschungsthema:Vergleich unterschiedlicher Beschichtungsverfahren zur Herstellung halbleitender Polymer und Polymer-Partikel-Filme
  • Typ:Studienarbeit
  • Datum:abgeschlossen
  • Betreuung:

    Wengeler

  • Bearbeitung:Christian Kroner

Polymerbasierte Solarzellen haben großes Potential zu einer kostengünstigen Alternative für her-kömmliche erneuerbare Energiequellen zu werden. Der entscheidende Vorteil der Technologie liegt in der Möglichkeit die Zellen über Flüssigphasenprozesse und damit kostengünstig und mit großem Durchsatz herzustellen. Dabei hat der Herstellungsprozess der einzelnen Schichten entscheidenden Einfluss auf die Funktionalität der halbleitenden Polymer und Polymer-Partikel-Filme. Zurzeit wer-den Rekordwirkungsgrade von mehr als 8 % im Labormaßstab erreicht, wohingegen die besten Werte der im Pilotmaßstab produzierten Zellen unter 4 % liegen. Ausschlaggebend für diese Diffe-renz sind physikalische Begrenzungen flexibler Systeme und ein fehlendes Verständnis der Einflüsse einzelner Prozessparameter. Im Labor werden die einzelnen Schichten einer polymerbasierten Solarzelle üblicherweise mit dem nicht skalierbaren Schleuderbeschichtungsver-fahren hergestellt. In vorangegangenen Arbeiten wurden die skalierbaren Beschichtungsverfahren Schlitzgießen und Rakeln erfolgreich eingesetzt. Eine Einrichtung zur Sprühbeschichtung ist vor-handen, wurde aber bisher nicht getestet.

Herr Kroner erhält im Rahmen seiner Studienarbeit die Aufgabe, mit den verfügbaren Beschich-tungsverfahren Filme herzustellen und diese mit Blick auf ihre Eignung zum Einsatz in polymerbasierten Solarzellen zu bewerten. Um vergleichbare Schichten herzustellen, muss zu-nächst eine Kalibrierung der Schichtdicke für die selbstdosierenden Verfahren durchgeführt wer-den. Neben der Homogenität und Fehlstellenfreiheit sollen auch die Morphologie und die opto-elektrischen Eigenschaften der Schichten gemessen und verglichen werden. Entsprechend dem Einsatzbereich der Schicht sind Leitfähigkeit oder Absorptionsspektren von besonderem Interesse. Soweit die Auftragssysteme dies ermöglichen, sollen schließlich Solarzellen mit den unterschiedli-chen Verfahren hergestellt und vermessen werden.