Long-Term Stabilization of Organic Solar Cells Using Additives
Year: 2014
Type: dissertation
Abstract: Organische Solarzellen (OPV) bestechen durch hohes wirtschaftliches \nPotenzial. Große Anstrengungen wurden bereits in Hinblick auf die Effizienz \nunternommen. Aktuelle Spitzenwirkungsgrade liegen bei 12%, vergleichbar mit \nanorganischen Dünnschichtsolarzellen. Allerdings bleibt die Stabilität eine \nSchwachstelle auf dem Weg zur Marktreife. Aufgrund ihrer organischen Natur, \nist OPV sehr empfindlich gegenüber Licht, Wärme, Sauerstoff und \nFeuchtigkeit, wobei alle unter Standard-Arbeitsbedingungen gleichzeitig \nvorliegen. In meiner Arbeit untersuche ich die Stabilisierung gegen \nphotooxidative Degradation, unter Verwendung zusätzlicher stabilisierender \nVerbindungen, welche direkt in die Aktivschicht eingebracht werden. Hierzu \nwurde eine Vielzahl an Verbindungen mit unterschiedlichen \nStabilisierungsmechanismen im Modell-System \nPoly(3-Hexylthiophen-2,5-diyl):Phenyl-C61-Buttersäure Methylester \n(P3HT:[60]PCBM) getestet. Die hergestellten Solarzellen wurden unter \nBeleuchtung, bei mäßiger Temperatur und in Gegenwart von Luft gealtert und \nihre Langzeitstabilität evaluiert. Eine enorme Zunahme der akkumulierten \nLeistungserzeugung um einen Faktor größer 3, unter Verwendung von \nWasserstoffdonatoren und UV-Absorbern, konnte mittels spektroskopischer und \nmikroskopischer Untersuchungen auf eine verringerte Bildung freier Radikale \nzurückgeführt werden. Meine Arbeit unterstreicht das Potenzial von \nAdditiven zur Stabilisierung von OPV. Es muss allerdings beachtet werden, \ndass das Additiv die Schichtmorphologie und photophysikalischen Prozesse \ninnerhalb der photoaktiven Schicht nicht negativ beeinflussen. Anhand des \nModellsystems P3HT:[60]PCBM, konnte gezeigt werden, dass die photoaktive \nSchichten bestehend aus einer ternären Mischung von Polymer, Fulleren und \nStabilisator angewendet werden können, um die Lebensdauer von OPV \nwesentlich zu verlängern. Dieser Ansatz kann prinzipiell auf andere OPV \nSysteme übertragen werden, sofern das Additiv die geschilderten \nAnforderungen erfüllt. Durch Zugabe kleinster Mengen kostengünstiger \nStabilisatoren kann, unabhängig von der intrinsischen photochemischen \nStabilität der eingesetzten Materialien, eine signifikante Verbesserung der \nLebensdauer und somit gesteigertem Wert des Gesamtsystems organische \nSolarzelle erreicht werden. Daher haben diese Erkenntnisse eine große \nBedeutung für die Vermarktung von OPV.
Author: Vida Turkovic
Language: English
Subfield: Electrical and Electronic Engineering
Field: Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W2305047726