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Solarzellen

Organische Solarzellen auf dem Prüfstand

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LABORPRAXIS: Welche Parameter haben Sie bei der Untersuchung berücksichtigt?

Schaffer: Das so gestreute Signal wurde mit einem 2D-Röntgendetektor aufgezeichnet, woraus wir die Rückschlüsse auf die vorhandenen Längenskalen zu verschiedenen Zeiten im Mischfilm ziehen konnten. Es zeigte sich, dass einerseits Domänen eines Materials des Mischfilmes wachsen, andererseits aber ihre Anzahl abnimmt, sodass deren Gesamtfläche mit der Zeit schrumpft. Da diese Bereiche höchstwahrscheinlich für die Stromerzeugung verantwortlich sind, kann die Strukturänderung genau den beobachteten Rückgang des erzeugten Stromes in der Solarzelle erklären. Es ist zwar noch nicht bekannt, auf welche Parameter diese Strukturänderungen genau zurückzuführen sind, jedoch konnten wir so erstmalig nachweisen, dass solche Änderungen in der Struktur wirklich auftreten und maßgeblich für die Degeneration einer organischen Solarzelle verantwortlich sind.

LABORPRAXIS: Welche Erkenntnisse konnten Sie durch die Beobachtungen gewinnen und wie wird sich dies auf die Produktion zukünftiger Solarzellen auswirken?

Schaffer: Durch die Live-Beobachtung konnten wir beweisen, was in der Literatur schon länger vermutet wurde, nämlich dass die Morphologie der aktiven Schicht während des Betriebs nicht als stabil angenommen werden darf und dass eine sich ändernde Morphologie tatsächlich schwerwiegende Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit hat. Um zukünftig stabilere Solarzellen bauen zu können, ist es aber nicht nur notwendig zu wissen, dass die innere Struktur des aktiven Films nicht stabil ist, sondern man muss für den jeweilgen Solarzelltypen verstehen, wie der Mechanismus genau abläuft. Mit unserem Pilotversuch konnten wir dafür ein Werkzeug präsentieren, welches nun für andere Solarzellsysteme verwendet werden kann, um mit den gewonnenen Erkenntnissen Wege zur strukturellen Stabilisierung der aktiven Schicht zu finden. Im Beispiel des bei unserem Experiment verwendeten Materialsystems könnte man etwa mit geeigneten Lösemittelzusätzen dafür sorgen, dass die Struktur bei Herstellung des aktiven Films noch suboptimal ist und sich im Laufe des Betriebs zu einem optimalen und stabilen Zustand hin entwickelt.

Vielen Dank für das Gespräch Herr Schaffer.

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