In dem Bem\u00c3\u00bchen die Energiewende voranzutreiben nimmt die Forschung und Entwicklung im Bereich der erneuerbaren Energien weltweit eine entscheidende Rolle ein.\u00c2\u00a0 Die doppelte Nutzung gro\u00c3\u0178er landwirtschaftlich genutzter Fl\u00c3\u00a4chen bietet die M\u00c3\u00b6glichkeit zus\u00c3\u00a4tzliche relevante Fl\u00c3\u00a4chen f\u00c3\u00bcr die klimafreundliche Stromerzeugung mittels Photovoltaik (PV) zu erschlie\u00c3\u0178en. Bei der Verwendung von klassischen intransparenten Solarzellen m\u00c3\u00bcssen die Module oder die Zellen selbst jedoch auf Abstand installiert werden, um eine Verringerung des Ertrags durch Schatteneffekte zu vermeiden. Damit geht jedoch die Reduktion des Gesamtwirkungsgrades der Photovoltaikanlage einher. Eine effektive doppelte Fl\u00c3\u00a4chennutzung erfordert daher eine Durchl\u00c3\u00a4ssigkeit der Solarzellen im sichtbaren Spektrum, welches f\u00c3\u00bcr das Pflanzenwachstum ben\u00c3\u00b6tigt wird. Um dies zu erreichen, eignet sich besonders der Einsatz von organischen Halbleitern mit ihren einstellbaren Absorptionseigenschaften.<\/p>\n
Mit ihrem schmalbandigen Absorptionsbereich bieten sie dadurch die M\u00c3\u00b6glichkeit, den nahinfraroten Spektralbereich der Sonne effizient in Strom umzuwandeln und gleichzeitig den h\u00c3\u00b6herenergetischen, sichtbaren Spektralbereich in signifikantem Ma\u00c3\u0178 durch die Solarzelle hindurchzulassen.<\/p>\n
Hocheffiziente intransparente organische Solarzellen erzielen mittlerweile Wirkungsgradrekorde im Laborma\u00c3\u0178stab von 20%, typischerweise mit Absorber-Schichtdicken von nur etwa 100 nm. Eine defektfreie Beschichtung mittels industriell umsetzbarer Druckprozesse erfordert jedoch h\u00c3\u00b6here Schichtdicken von mehr als 200 nm, die dann jedoch mit einer geringeren Transparenz verbunden w\u00c3\u00a4ren. Dies stellt f\u00c3\u00bcr den Transfer von der Herstellung im Labor zur gro\u00c3\u0178fl\u00c3\u00a4chigen Produktion und hin zur Anwendung eine zus\u00c3\u00a4tzliche Herausforderung dar. Durch einen neuartigen Multikomponentenansatz in der Absorberschicht der Solarzellen soll die notwendige Schichtdicke erreicht werden, ohne dabei den Wirkungsgrad sowie die Transparenz negativ zu beeinflussen. Dabei spielt die Struktur dieser Schicht, die sogenannte Morphologie, die entscheidende Rolle f\u00c3\u00bcr die Funktionsweise der Solarzelle. Sowohl die Gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178e der einzelnen Materialphasen, die heterogenen Grenzfl\u00c3\u00a4chen sowie die vertikale Phasenseparation tragen entscheidend zu einer effektiven Generation und Extraktion der Ladungstr\u00c3\u00a4ger und dem daraus resultierenden Solarzellen-Wirkungsgrad bei.<\/p>\n
Im Fokus der hier angestrebten Arbeit steht daher die Verwendung und Weiterentwicklung von modernsten Methoden zur nanoskaligen Messung der Zusammensetzung und Verteilung der unterschiedlichen Materialphasen innerhalb der Multikomponenten-Schicht. Dadurch soll eine gezielte Optimierung der Schichtmorphologie erm\u00c3\u00b6glicht werden. Zusammen mit der Untersuchung geeigneter Materialkonzepte soll diese Arbeit die Herstellung semitransparenter Solarzellen im Hinblick auf industrielle Beschichtungsverfahren f\u00c3\u00bcr die Anwendung in der Agri-PV vorantreiben.<\/p>\n
Im ersten F\u00c3\u00b6rderjahr stand die Erprobung von unterschiedlichen Methoden zur Morphologieuntersuchung an einem ausgew\u00c3\u00a4lten Startmaterialsystem im Mittelpunkt. Der Fokus lag hierbei auf der Elektronenmikroskopie, welche die Untersuchung der lateralen Verteilung der Materialphasen mittels erlaubt. Zu Beginn konnte schnell eine Pr\u00c3\u00a4parationsmethode etabliert werden, welche den Transfer der eigentlichen Schicht vom urspr\u00c3\u00bcnglichen Substrat auf ein TEM-Grid erm\u00c3\u00b6glicht. Durch erste Messungen konnte gezeigt werden, dass ein Materialkontrast m\u00c3\u00b6glich ist und damit bereits erste Kenntnisse \u00c3\u00bcber die Morphologie der Mischschichten und der Einfluss der einzelnen Materialien gewonnen werden. Die Messung der Austrittsarbeit mittels Rasterkraftmikroskopie konnte au\u00c3\u0178erdem zum Verst\u00c3\u00a4ndnis der Bildung von Bergen und T\u00c3\u00a4lern beitragen.Eine bestehende Herausforderung bleibt jedoch die Herstellung von Querschnitten der Proben mittels Ultramikrotomie um auch die vertikale Materialverteilung messen zu k\u00c3\u00b6nnen sowie Einfl\u00c3\u00bcsse durch die Topographie zu reduzieren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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