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Polymere und Elektronik

Polymere für die organische Photovoltaik

Als Organische Photovoltaik werden Solarzellen auf Grundlage organischer Halbleitermaterialien bezeichnet, die unter Bestrahlung Strom erzeugen können. Konjugierte Polymere werden dabei als Absorbermaterialien in organischen photovoltaischen Zellen eingesetzt. Ein Konzept stellt die „bulk-heterojunction“-Solarzelle dar. Diese besteht darin, dass in einem Blend-System sowohl das Licht absorbierende konjugierte Polymer und ein Fulleren-Derivat (PCBM) für den sehr schnellen Ladungstransfer gemischt werden. Poly (3-hexylthiophen) (P3HT) wird als Standard-Absorbermaterial in solchen Zellen eingesetzt. Dabei sind die HOMO- und LUMO-Energielagen des P3HT nicht optimal für den eingesetzten Akzeptor (PCBM) und das Bandgap an das Sonnenspektrum angepasst. Eine definierte Erniedrigung der Bandlücke als auch eine Erniedrigung des Energieabstandes zwischen dem Donor - LUMO und dem Akzeptor – LUMO sind erstrebenswert. Deshalb liegt der Schwerpunkt der Materialentwicklung für neue Absorbermaterialien darin, Polymere mit angepassten HOMO- und LUMO-Energielagen zu entwickeln. Solche Polymere können unter anderem durch den Einbau von alternierenden Elektronen-Donator- und Elektronen-Akzeptor-Einheiten in das Polymerrückgrat realisiert werden. Es können damit Bandlücken zwischen 1.8 und 1.3 eV erreicht werden.