Neuartige Lichtsammlerkomplexe f\u00fcr FarbstoffsolarzellenIm heutigen Hochtechnologie-Zeitalter h\u00e4ngt die Lebensqualit\u00e4t ma\u00dfgeblich von den verf\u00fcgbaren Energiequellen ab. Ein Gro\u00dfteil der daf\u00fcr ben\u00f6tigten Energieressourcen ist immer noch fossiler Natur, deren Umwandlung in elektrische Energie unweigerlich mit zunehmender Luftverschmutzung und dem damit verbundenen Folgeerscheinungen verbunden ist. Dies und weitere Einfl\u00fcsse auf die Umwelt, wie die Erw\u00e4rmung der Fl\u00fcsse durch Kraftwerksk\u00fchlungen oder die noch ungel\u00f6ste Frage der Endlagerung atomaren Restm\u00fclls aus Kernkraftwerken, geben Anlass, sich in Zeiten knapper \u00d6lreserven und stetig steigender Energiekosten Gedanken um effektive Alternativen zu machen.Eine Stunde Sonneneinstrahlung bef\u00f6rdert eine Energiemenge auf unseren Planeten, die so gro\u00df ist, wie der weltweite Jahresenergieverbrauch. Um diese Energie umweltfreundlich und ohne die Nachteile der fossilen Energietr\u00e4ger zu nutzen, sind in den letzten Jahren die Solarzellen immer weiter in den Blickwinkel der Forschung gelangt. Herk\u00f6mmliche Silicium(Si)-Solarzellen wandeln Lichtenergie mit einem Wirkungsgrad von ca. 20% in elektrische Energie um. Ihre Herstellung ben\u00f6tigt jedoch selbst sehr viel Energie und somit sind die Mindestlaufzeiten f\u00fcr eine ausgeglichene Energiebilanz relativ hoch.Im Laufe der letzten Jahre haben sich Farbstoffsolarzellen zu viel versprechenden Alternativen im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen, auf Silicium basierenden Solarzellen entwickelt. Diese Gruppe von molek\u00fclbasierten Solarzellen besteht zum einen aus den Polymer basierten Zellen mit zurzeit relativ geringen Effizienzen von unter 5% und den dye sensitised solar cells (DSSCs), die bis zu 10% erreicht haben. Letztere bestehen aus mindestens 4 Komponenten: (i) der Elektrode mit TiO2-Schicht, (ii) dem darauf gebundenen Rutheniumkomplex als Redoxfarbstoff, (iii) einem Elektrolyten mit Redoxmediator und (iv) einer Gegenelektrode. Die entscheidenden Vorteile der DSSCs liegen in der extrem kosteng\u00fcnstigen Herstellung der Komponenten, der relativ geringen Energiemenge, die hierf\u00fcr n\u00f6tig ist und der mittels chemischer Modifikation optimierbaren photochemischen und photophysikalischen Eigenschaften der Lichtsammlereinheit.An diesem Punkt setzt das Promotionsprojekt mit der Entwicklung neuer Redoxfarbstoffe, basierend auf Ruthenium-Bipyridin-Komplexen mit integrierten ausgedehnten Cyaninfarbstoffen, an. Bis zum jetzigen Zeitpunkt konnte eine Reihe neuer Farbstoffkomplexe hergestellt werden, die \u00fcber eine breitere Absorption des sichtbaren Lichtes verf\u00fcgen, als bisher bekannte Systeme. Die erweiterte Absorptionsf\u00e4higkeit l\u00e4sst sich gut an der blauen Farbe des Komplexes in L\u00f6sung erkennen (Abb. oben rechts) – herk\u00f6mmliche Komplexe sind meist rot gef\u00e4rbt. Deren Testung und Weiterentwicklung bis hin zum effizienten Sensibilisator f\u00fcr Titandioxid-Elektroden bildet das Hauptaugenmerk der verbleibenden Projektzeit. Es wird versucht mit Methoden der modernen Elektrochemie und Photophysik die Komplexe auf deren Einsatz in Solarzellen zu optimieren. Dabei werden in Kooperation mit Wissenschaftlern der Universit\u00e4t Uppsala in Schweden, der Dublin City University in Irland sowie des IPHT und des IPC der Universit\u00e4t Jena Photoinduzierte-Absorptionsspektroskopie, weitere moderne laserspektroskopische Methoden wie Resonanz-Ramanspektroskopie, Femtosekundenspektroskopie oder elektrochemische Untersuchungen durchgef\u00fchrt. Durch Berechnungen der zeitabh\u00e4ngigen Dichte-Funktional-Theorie werden die empirischen Daten gest\u00fctzt. Die Redoxfarbstoffkomplexe k\u00f6nnen zudem direkt in einer Farbstoffsolarzelle auf ihre Kenndaten untersucht werden. Der Photostrom, die Spannung sowie wellenl\u00e4ngenabh\u00e4ngige IPCE-Werte (incident photon to current efficiency) geben dabei Auskunft \u00fcber die Funktion der Redoxfarbstoffkomplexe in der Solarzelle. Publikationen:One-Step Synthesis of 4,4′-Dicyano-2,2′-bipyridine and Its Bis(4,4′-di-tert-butyl-2,2′-bipyridine)ruthenium(II) Complex, Sebastian Losse, Helmar G\u00f6rls, Robert Groarke, Johannes G. Vos, Sven Rau; European Journal of Inorganic Chemistry, 4448-4452.Photoinduced Ligand Transformation in a Ruthenium Polypyridophenazine Complex, Sven Rau, Matthias Schwalbe, Sebastian Losse, Helmar G\u00f6rls, Cale McAlister, Frederick M. MacDonnell, Johannes G. Vos, European Journal of Inorganic Chemistry, 1031-1034.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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