Stabile Nanostrukturen für organische Solarzellen
Polymere so beeinflusst, dass sie von selbst elektronisch aktive Strukturen erzeugen.
Während herkömmliche Solarzellen aus anorganischen Materialien wie Silizium bestehen, sind Materialien für organische Solarzellen aus organischen Molekülen aufgebaut. Oft handelt es sich hierbei um Polymere. Die langkettigen Moleküle versprechen geringere Herstellungskosten und einen flexiblen Einsatz der Solarzelle. Bis zum anwendungsreifen Solarmodul aus Kunststoffmolekülen ist jedoch noch viel Forschungsarbeit nötig.
Abb.: Die Blockcopolymere bestehen aus einem Akzeptor- und einem Donatorblock. (Bild: R. H. Lohwasser et al., Macromolecules)
Die nun von den Forschern entdeckten Nanostrukturen in Form von Zylindern und Lamellen sind lange Zeit stabil und somit sehr gut für weiterführende Untersuchungen und kommende Anwendungen geeignet. Die selbstständige Ausbildung von regelmäßigen mikroskopischen Mustern in den Polymeren gelang erstmals im Rahmen der Kooperation von Physikern der Universität Halle und Chemikern der Universität Bayreuth.
Sie stellten ein selbstorganisierendes Halbleitermaterial aus sogenannten Blockcopolymeren her und machten sich die Eigenschaft dieses speziellen Polymers zunutze, das die mikroskopischen Strukturen selbstständig herausbildet („Mikrophasenseparation“). Ausschlaggebend für die Anwendung in der organischen Photovoltaik ist der spezielle Aufbau des Blockcopolymers aus einem so „Donorblock“ und einem „Aktzeptorblock“ mit jeweils unterschiedlichen elektronischen Eigenschaften. Die entstehenden Nanostrukturen sind für eine effektive Ladungstrennung und die damit im Zusammenhang stehende Energieerzeugung notwendig.
MLU / PH
