Zur erfolgreichen Eind\u00e4mmung des Klimawandels bei gleichzeitigem Erhalt der modernen und technologisch weit entwickelten Gesellschaft ist es enorm wichtig, nachhaltige und klimaschonende Energiequellen technisch so weit voranzubringen, dass sie wirtschaftlich rentabler sind als fossile Energiequellen. Nach vielen Jahren intensiver Forschung und Entwicklung haben die Stromgestehungskosten von Photovoltaik-Anlagen die der fossilen Energiequellen unterschritten (Stand 2018). Trotz dieses Erfolgs entwickelt sich die Photovoltaik stetig weiter, sowohl was die Steigerung der Effizienz als auch die Anwendungsm\u00f6glichkeiten betrifft. In Zukunft wird es verst\u00e4rkt darum gehen, die Nachhaltigkeit der Photovoltaik noch weiter zu verbessern und integrierte Anwendungen zu identifizieren, durch die eine Steigerung der Energieerzeugung durch Solarzellen vom zunehmenden Fl\u00e4chenverbrauch entkoppelt wird. Diese beiden Aspekte lassen sich prinzipiell hervorragend durch die organische Photovoltaik adressieren. Das liegt zum einen an der bemerkenswerten \u00d6kobilanz organischer Solarzellen, die f\u00fcr ihre Herstellung nur \u00e4u\u00dferst geringe Mengen an Energie und Material ben\u00f6tigen. Zum anderen konnte der lange Zeit relativ geringe Wirkungsgrad in den letzten 3-4 Jahren durch die Entdeckung neuer Molek\u00fclklassen, der sog. Nicht-Fulleren-Akzeptoren, deutlich, auf heute \u00fcber 18 % gesteigert werden. Dar\u00fcber hinaus erm\u00f6glichen einzigartige optische Eigenschaften die Erschlie\u00dfung neuartiger Anwendungsfelder wie die Integration in Geb\u00e4uden (Fenster) und in der Landwirtschaft (Gew\u00e4chsh\u00e4user, Folientunnel, etc.) ohne zus\u00e4tzliche Fl\u00e4chen zu ben\u00f6tigen. Um die daf\u00fcr n\u00f6tige Entwicklung zu beschleunigen, bedarf es Charakterisierungsmethoden, die die Analyse der den Wirkungsgrad limitierenden Faktoren erm\u00f6glichen. Eine in allen etablierten PV-Technologien sehr h\u00e4ufig eingesetzte Methode ist die Messung der (Photo-)Lumineszenz. Diese gibt unter anderem Aufschluss \u00fcber die erreichbare Spannung einer Solarzelle und kann genutzt werden, um verschiedene Verlustmechanismen zu identifizieren. In der organischen Photovoltaik ist diese Messmethode bisher nur eingeschr\u00e4nkt zug\u00e4nglich, da dort unter Beleuchtung gebundene Exzitonen gebildet werden, deren Lumineszenz das der daraus in einem Folgeschritt erzeugten freien Ladungstr\u00e4ger weitaus \u00fcbertrifft. In meinen Vorarbeiten konnte ich zeigen, dass im Falle elektrisch injizierter Ladungstr\u00e4ger das Lumineszenzsignal tats\u00e4chlich in eine Spannung umgerechnet werden kann, die mit der elektrisch gemessenen Spannung \u00fcbereinstimmt. Das zentrale Ziel des Promotionsvorhabens ist nun, bei optischer Anregung das Signal der Exzitonen vom Signal der freien Ladungstr\u00e4ger mittels Zeitaufl\u00f6sung zu separieren und damit Photolumineszenz als Methode in der organischen Photovoltaik – analog zu den anderen PV-Technologien \u2013 zu etablieren. Theoretisch ist dies m\u00f6glich, da die Lebensdauer der Exzitonen im Bereich von 1 ns liegt, w\u00e4hrend die der freien Ladungstr\u00e4ger \u03bcs betr\u00e4gt. Aufgrund parasit\u00e4rer Lumineszenz, sowohl von optischen Komponenten im Messaufbau sowie vom Glassubstrat, war es bisher jedoch nicht m\u00f6glich, diese Messungen vollst\u00e4ndig durchzuf\u00fchren. Der erste Schritt ist deshalb die Verbesserung und Erweiterung des Aufbaus, gefolgt von Messungen der photoaktiven Schichten sowie vollst\u00e4ndigen Solarzellen. Ziel ist es dann, die strahlende Rekombination der freien Ladungstr\u00e4ger unter Beleuchtung zu messen, zu analysieren und daraus die korrespondierende Spannung im photoaktiven Medium zu berechnen unabh\u00e4ngig von den elektrischen Kontaktschichten. Damit lie\u00dfen sich Verluste an Kontaktfl\u00e4chen und Oberfl\u00e4chen bestimmen sowie das Alterungsverhalten genauer untersuchen. Damit m\u00f6chte ich einen Beitrag dazu leisten, das gro\u00dfe Potenzial der organischen Photovoltaik auszusch\u00f6pfen und damit Anwendungen zu erm\u00f6glichen, die sowohl dem Klimaschutz als auch der Adaption an den Klimawandel dienen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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