{"id":106184,"date":"2025-04-01T02:54:00","date_gmt":"2025-04-01T00:54:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=106184"},"modified":"2025-03-31T15:55:27","modified_gmt":"2025-03-31T13:55:27","slug":"langsamer-stromfluss-begrenzt-den-wirkungsgrad-in-organischen-solarzellen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/langsamer-stromfluss-begrenzt-den-wirkungsgrad-in-organischen-solarzellen\/","title":{"rendered":"Langsamer Stromfluss begrenzt den Wirkungsgrad in organischen Solarzellen"},"content":{"rendered":"\n

Aktuelle Forschungsarbeiten unter Federf\u00fchrung der TU Chemnitz tragen zu tiefergehendem Verst\u00e4ndnis dazu bei, warum langsame Ladungstr\u00e4ger die Effizienz von organischen Solarzellen vermindern.<\/p>\n\n\n

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Maria Saladina, Prof. Dr. Carsten Deibel und Chen Wang (r.) von der Professur Optik und Photonik kondensierter Materie vor dem Institut f\u00fcr Physik der TU Chemnitz. Foto: Martin Mellendorf<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Forscherinnen und Forscher der Professur Optik und Photonik kondensierter Materie<\/a> (Leitung: Prof. Dr. Carsten Deibel) der Technischen Universit\u00e4t Chemnitz und weiterer Partnerinstitutionen arbeiten derzeit intensiv an Solarzellen aus neuartigen organischen Halbleitern, die mit etablierten Druckverfahren hergestellt werden k\u00f6nnen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler forschen gemeinsam und interdisziplin\u00e4r daran, diese photovoltaischen Zellen aus organischen Halbleitern grundlegend zu verstehen, um sie weiter verbessern zu k\u00f6nnen. Dies geschieht im Rahmen der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gef\u00f6rderten Forschergruppe \u201eGedruckte & stabile organische Photovoltaik mit Nicht-Fullerenakzeptoren \u2013 POPULAR\u201c, deren Sprecher Prof. Deibel ist.<\/p>\n\n\n\n

\u201eOrganische Solarzellen k\u00f6nnen sehr einfach und g\u00fcnstig mit Druckverfahren hergestellt werden\u201c, sagt der Chemnitzer Physikprofessor. Im Gegensatz zu etablierten Solarmodulen aus kristallinem Silizium sei der Stromfluss in den organischen Solarzellen aber sehr langsam. \u201eDurch die Herstellung der Solarzellen aus einer Art Tinte sind die organischen, lichtabsorbierenden Schichten sehr ungeordnet. Daher ist der Stromfluss sehr langsam\u201c, erl\u00e4utert Deibel. Eine Folge des langsamen Transports der durch Licht erzeugten Ladungstr\u00e4ger ist der sogenannte Transportwiderstand, der den F\u00fcllfaktor der Solarzellen und damit die Leistung verringert.<\/p>\n\n\n\n

Tiefergehendes Verst\u00e4ndnis: Transportwiderstand limitiert die Leistung von organischen Solarzellen<\/h4>\n\n\n\n

Um die Leistungscharakteristik von organischen Solarzellen besser zu verstehen, haben Deibel und seine Wissenschaftliche Mitarbeiterin Maria Saladina verschiedene Arten von organischen Solarzellen hergestellt, detailliert untersucht und den negativen Einfluss des Transportwiderstands aufgedeckt. Dabei wurden die Strom-Spannungskennlinien <\/a>unter Beleuchtung, die sich aus dem Wechselspiel aus Ladungsgeneration aus Licht, der Rekombination dieser Ladungstr\u00e4ger und ihrem Transport zu den Elektroden ergeben, gemessen. Diese enthalten die Informationen zur Leistungseffizienz der Solarzellen. Die Strom-Spannungskennlinien werden mit der sogenannten suns-Voc-Methode verglichen. Diese Methode erlaubt anhand der Messung der Leerlaufspannung unter verschiedenen Beleuchtungsintensit\u00e4ten, eine alternative Strom-Spannungskurve zu konstruieren, die nicht durch Ladungstransportverluste wie den Transportwiderstand limitiert sind. \u201eDer Transportwiderstand ist ein Resultat der langsamen Ladungstr\u00e4ger in den ungeordneten \u2013 aus organischer Tinte prozessierten \u2013 Solarzellen. So stehen sich die Ladungstr\u00e4ger selbst im Weg und f\u00fchren zu einem Verlust von F\u00fcllfaktor und damit Leistung\u201c, so Saladina.<\/p>\n\n\n\n

Publikationen in den Fachzeitschriften „Reports on Progress in Physics“ und \u201eAdvanced Energy Materials\u201c<\/h4>\n\n\n\n

Die Forschungsergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift „“Reports on Progress in Physics“ (88, 038001 (2025)) ver\u00f6ffentlicht (https:\/\/doi.org\/n687). Obwohl die Optimierung organischer Solarzellen wegen dieser neuen Ergebnisse neu bewertet werden muss, gibt es kein grunds\u00e4tzliches Hindernis, um hocheffiziente, gedruckte organische Solarzellen zu fertigen. In einem Perspektiv-Artikel, geschrieben von Chen Wang, Prof. Dr. Carsten Deibel und Maria Saladina zusammen mit renommierten Koautoren von verschiedenen deutschen Universit\u00e4ten, werden der physikalische Ursprung des Transportwiderstands und die Bedeutung f\u00fcr Solarzellen genau erkl\u00e4rt. \u201eIn den letzten Jahren ist der Ladungstransport immer weiter verbessert worden, ohne dass in der Forschergemeinde der genaue Zusammenhang zwischen F\u00fcllfaktorverlusten und Transportwiderstand genauer bekannt war\u201c, sagt Deibel. Saladina erg\u00e4nzt: „Neben der Rekombination wird auch der Transportwiderstand durch die Form der Zustandsdichte der organischen Solarzellen bestimmt. Das zeigt, dass wir Schritt f\u00fcr Schritt die physikalischen Grundlagen dieser photovoltaischen Bauelemente immer besser verstehen.“ Diese Ergebnisse sind im Rahmen der DFG-Forschergruppe POPULAR erzielt worden, die auch weiter an dem Verst\u00e4ndnis und der Verbesserung von gedruckten organischen Solarzellen arbeitet.<\/p>\n\n\n\n

Hintergrund: DFG-Forschergruppe \u201eGedruckte & stabile organische Photovoltaik mit Nicht-Fullerenakzeptoren \u2013 POPULAR\u201c unter Federf\u00fchrung der TU Chemnitz<\/h4>\n\n\n\n

Die mit rund f\u00fcnf Millionen Euro von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gef\u00f6rderte Forschergruppe \u201eGedruckte & stabile organische Photovoltaik mit Nicht-Fullerenakzeptoren \u2013 POPULAR\u201c<\/a>  (FOR 5387) ist f\u00fchrend auf dem Gebiet der optoelektronischen Charakterisierung von organischen Solarzellen. Prof. Dr. Carsten Deibel, Inhaber der der Professur Optik und Photonik kondensierter Materie<\/a> der TU Chemnitz, ist Sprecher der DFG-Forschergruppe, an der 14 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mehrerer Universit\u00e4ten in Deutschland und Gro\u00dfbritannien beteiligt sind. Gemeinsames Ziel ist es, organische Solarzellen mit massenproduktionstauglichen Druckverfahren herzustellen und mit komplement\u00e4ren Experimenten und Simulationen zu verstehen und zu verbessern.<\/p>\n\n\n\n