Organic thin-film photovoltaics

Abstract

Zusammenfassung

Zur Verbesserung der Leistungsumwandlung in organischen Solarzellen sind neue Materialien von zentraler Bedeutung, die sämtliche Erfordernisse für organische Photovoltaik-Elemente erfüllen.

In der vorliegenden Arbeit „Organic thin-film photovoltaics“ wurden im Hinblick auf ein besseres Verständnis der Zusammenhänge zwischen molekularer Struktur und der Leistungsfähigkeit neue Materialien in „bulk-heterojunction“ Solarzellen und in Festphasen-Farbstoffsensibilisierten Solarzellen untersucht. Durch die Anwendung selbstorganisierender Materialien, diskotischer Graphen-Derivate oder konjugierter Polymere in Verbindung mit entsprechenden Akzeptoren in den „bulk-heterojunction“ Solarzellen wurde gezeigt, dass mit einer Erhöhung der Ordnung durch thermische Behandlung eine verbesserte Leistung des Photovoltaik-Elements einhergeht.

In den Festphasen-Farbstoffsensibilisierten Solarzellen wurden zwei neue Farbstoffe untersucht, und es konnte gezeigt werden, dass diese gute Leistung zeigten. Ferner ermöglicht das komplementäre Absorptionsvermögen der beiden Farbstoffe die Herstellung von Vollspektrum-Zellen.

To gain high power conversion efficiency by using the organic solar cell technologies, the keystone is the investigation of new materials which could fulfil the multiple parameters for organic photovoltaic cells.rn In the thesis of ‘Organic thin-film photovoltaics’, new materials have been investigated in the corresponding device architectures, bulk-heterojunction solar cells and solid-state dye-sensitized solar cells, for a better understanding of the relationship between molecular structure and device performance. rn By applying the self-organizable materials, discotic graphene molecules and a conjugated polymer, in combination with suitable acceptors in the bulk-heterojunction solar cells, it has been found that the enhanced molecular order upon thermal annealing is favorable for good photovoltaic performance. rn In the solid-state DSSCs, two novel organic sensitizers were investigated respectively and the devices performed efficiently due to their intrinsic characteristics. The complementary absorptivity of these two dyes also enables the fabrication of ‘full-spectrum’ solar cells.