Das Projekt "MEDOS: Morphologie und elektronische Eigenschaften von Donator-Akzeptor-Hetero Übergängen in organischen Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Fachgruppe Chemie, Institut für Physikalische Chemie durchgeführt. Ziel des vorliegenden Projekts ist es, durch enge Kooperation experimenteller und theoretischer Arbeitsgruppen entscheidende Fortschritte beim Verständnis der Morphologie und der elektronischen Vorgänge zu erzielen, um zukünftig das Design der Moleküle sowie darauf aufbauend die Einstellung der Nanomorphologie gezielt durchführen zu können. Es werden Merocyanine synthetisiert. Die Verbindungen werden gereinigt und Verunreinigungen umfassend charakterisiert. Ziel der Reinheit ist größer als 99.99 Prozent. Untersuchung des Einflusses der Verunreinigung auf Morphologie und Bauteileigenschaften. Es werden BHJ und PHJ Schichten aus den Donatoren und C60 hergestellt. Die Präparation von VAC Zellen erfolgt durch Kontrolle und Manipulation der Abscheidebedingungen wie Zusammensetzung, Schichtdicken und Substrattemperatur. Außerdem werden vor allem Nassprozessierung (SOL) wie Spincoating, Spraycoating, Tauchen etc. eingesetzt. Die Charakterisierung erfolgt mit TEM/REM etc., Ultraanalytik, Schichten und Bauteile werden optisch und elektrisch umfassend charakterisiert. Es werden die Ladungsträgergeneration, -transport und - rekombiantion untersucht. Durch Variation von Parametern wie Temperatur, Lichtintensität etc. werden Aussagen über Verlustprozesse getroffen, um eine Optimierung zu ermöglichen. Die Solarzellen werden umfassend charakterisiert und Daten zur theoretischen Beschreibung und Vorhersage neuer Strukturen extrahiert.
Das Projekt "Teilvorhaben: Erforschung und Testung von Farbstoff-sensibilisierten Halbleiter-Katalysatoren für die Sonnenlicht-getriebene CO2-Reduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Ziel des vorliegenden Teilvorhabens ist die Erforschung, Testung und Identifikation von neuartigen photokatalytisch aktiven Materialien für die Reduktion von CO2 auf Basis von Farbstoff-sensibilisierten Halbleiter-Nanoteilchen. Dabei soll eine Quanteneffizienz bezogen auf die Reduktion von CO2 von mindestens 2 Prozent im sichtbaren Wellenlängenbereich des Lichtspektrums (größer435nm) erzielt werden. Es werden diverse, bezüglich Energieniveaus und Absorptionswellenlänge angepasste Farbstoffe (Perylene, Merocyanine, Indoline) bereitgestellt. Weiterhin werden verschiedene Halbleitermateriailien (TiO2 und weitere) in Form von Pulverproben oder Schichten zur Verfügung gestellt. Die Halbleitermaterialien werden mit Farbstoffen durch Adsorbtion funktionalisiert und als Katalysatoren in einem Testsystem auf Aktivität und Stabilität bezüglich CO2-Reduktion getestet. Zusätzlich werden Metall-auf-Halbleitermaterialien realisiert, die ebenfalls durch Farbstoffe funktionalisiert und getestet werden sollen. Als mögliche Aufbringungsmethoden der Metalle werden Sputtern, Vakuumbedampfung und naßchemische Abscheidung untersucht. Der Aufbau des Testreaktors und die Durchführung der Tests erfolgt im Unterauftrag an der LMU.
Das Projekt "MEDOS: Morphologie und elektronische Eigenschaften von Donator-Akzeptor-Hetero Übergängen in organischen Solarzellen - Teilprojekt 3: Simulation von Morphologie und Transport-Prozessen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Polymerforschung durchgeführt. Unser Ziel ist die Entwicklung von numerischen Methoden zur parameterfreien Modellierung von Transport-, Diffusions- und Rekombinationsprozessen in organischen Halbleitern. Dieses Ziel wollen wir in drei Schritten erreichen: Zuerst modellieren wir die selbstanordnenden Morphologien auf großen Skalen, dann berechnen wir die elektronische Kopplunge und energetische Unordnung der Moleküle in der erhaltenen Morphologie und schließlich simulieren wir Ladungsdynamik mit Hilfe von Ratengleichungen oder dem kinetischen Monte Carlo Algorithmus. Das langfristige Ziel dieser Untersuchungen ist die Formulierung der Beziehungen zwischen chemischer Struktur und Ladungsträgerbeweglichkeit, mit deren Hilfe ein computergestütztes Design organischer Halbleiter ermöglicht wird. (1) Entwicklung und Verbesserung der all-atom Kraftfelder (einschließlich Polarisierbarkeit) für DCV5T und Merocyanine. Test und Validierung der Kraftfelder: Berechnung der makroskopischen Eigenschaften (Tg, Dichte, WAXS patterns, Phasendiagramme, IR). Generierung von large-scale Morphologien der Einzelschichten für DCV5T und Merocynanine sowie der Mischschichten. Vergleich mit experimentellen Daten. (2) Berechnung der Transportniveaus für DCV5T und Merocynanine sowie der Akzeptoren mit DFT/GW-BSE. Modellierung der Umgebungseffekte in Einzel- und Mischschichten mit Hilfe atomistischer Modelle. Abgleich mit spektrochemischen sowie XPS/UPS Daten.
Das Projekt "Synthese kurzwelliger Merocyaninfarbstoff- Absorbermaterialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Institut für Organische Chemie durchgeführt. Der Beitrag dieses Teilvorhabens besteht in der Synthese von organischen Farbstoffen mit Donor-pi-Brücke-Akzeptor-Gerüst (Merocyanine), die sich als Absorbermaterialien für vakuumprozessierbare Multischicht-Solarzellen, insbesondere sogenannte 'Bulk-Heterojunction' (BHJ)-Solarzellen eignen. Hieraus ergibt sich ein Anforderungsprofil, welches neben den Absorptions- und Lochleitereigenschaften auch thermische Stabilität und Sublimierbarkeit bei anwendungstauglichen Temperaturen beinhaltet. Folgende Arbeiten sind geplant: AP (Arbeitspaket) 1: Farbstoffsynthese: Strukturvariationen der Cyanoindandion-Akzeptoreinheit: a) Synthese von Farbstoffen mit neuen Akzeptoreinheiten. b) Charakterisierung der Absorptions- und Redoxeigenschaften der gelösten Farbstoffe. AP2: Farbstoffsynthese: Bichromophore Merocyanine: a) Synthese von Farbstoffen, welche aus zwei anellierten Merocyaninen bestehen. b) Charakterisierung der Absorptions- und Redoxeigenschaften der gelösten Farbstoffe. AP3: Charakterisierung von Festkörper- und Transporteigenschaften: a) Kristallstrukturanalyse wichtiger Vertreter aus AP1 und AP2. b) Vergleich der Absorptionseigenschaften von Festkörperproben, Dünnfilmen und BHJ-Materialien auf Basis von Farbstoffen aus AP1 und AP2. c) Charakterisierung der Transporteigenschaften ausgewählter Farbstoffe in vakuumprozessierten organischen Transistoren. AP4: Synthesen im Multigrammmaßstab ausgewählter Merocyaninfarbstoffe für die Optimierungsarbeiten an Solarzellen bei Partnern.