Elektronische Struktur, molekulare Orientierung und Photostabilität des Low Band Gap Polymers PCPDTBT

Abstract

Organische Solarzellen, basierend auf einem Donor/Akzeptor Gemisch, stellen eine umweltfreundliche und kostengünstige Technik zur Energiegewinnung dar, auch wenn ihre Effizienz und Lebenszeit momentan, im Vergleich mit anorganischen Solarzellen, noch gering ist. Eine aussichtsreiche Materialklasse um die Effizienz von Plastiksolarzellen zu erhöhen, sind die sogenannten „Low Band Gap“ (LBG) Polymere, unter anderem das vielversprechende Polymer PCPDTBT. Der Einsatz neuer Materialien erfordert detaillierte Kenntnis über elektronische Struktur, Grenzflächeneigenschaften, Morphologie und Orientierung, da diese Parameter maßgeblich die Effizienz der Solarzelle beeinflussen. Um Informationen über die Lebenszeit zu erhalten muss zudem der Einfluss von Licht und Sauerstoff auf diese Materialien studiert werden.

Mit Hilfe der Röntgen- und der UV-Photoelektronenspektroskopie wird die elektronische Struktur des LBG-Polymers PCPDTBT und dessen Grenzflächeneigenschaften zu verschiedenen anwendungsorientierten Elektroden (ITO, Au, PEDOT:PSS) untersucht. Die molekulare Orientierung des PCPDTBT sowie weiterer LBG Polymere wird mittels NEXAFS gemessen. Des Weiteren wird der Einfluss des Akzeptormoleküls PCBM auf molekulare Orientierung der Polymerfilme sowie der Einfluss thermischer Behandlung auf die Orientierung von Blendfilmen untersucht. Schließlich wird der Einfluss von Sauerstoff und Licht auf die Energieniveauausrichtung des Polymer/Fulleren Systems mit Hilfe von Röntgen- und UV-Photoelektronen-Spektroskopie bestimmt.