Forschung zu organischer PV
Neues Molekül-Design für mehr Solarpower
Mit optimierten kohlenstoffreichen Molekülen wollen Chemiker die Grenzen organischer Photovoltaik erweitern. Im Projekt UP&DOWN sollen Kohlenstoffverbindungen so designt werden, dass einfallendes Sonnenlicht deutlich effizienter genutzt wird und damit mehr elektrischen Strom erzeugt.
An der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg wird aktuell intensiv daran geforscht, organische Solarmodule auf Basis von Kohlenstoffverbindungen leistungsfähiger zu machen. Ein erfolgversprechender Ansatz ist die optimierte Nutzung der Singulett-Spaltung (SF) und der Triplett-Triplett-Annihilation (TTA).
Bei der SF erzeugt ein energiereiches Photon nicht nur ein, sondern gleich zwei angeregte Zustände, bei der TTA werden zwei energiearme Photonen genutzt, um ein Molekül über Zwischenschritte auf eine deutlich höhere Energiestufe zu heben. Das grundlegende Verständnis dieser beiden Mechanismen ist dazu geeignet und notwendig, Solarmodule mit deutlich höherem Wirkungsgrad zu entwickeln.
Forschende am Lehrstuhl für Physikalische Chemie I um Prof. Dr. Dirk Guldi und Prof. Dr. Rik R. Tykwinski von der kanadischen University of Alberta wollen Materialien entwickeln, die es ermöglichen, beide Prozesse in einem Photovoltaikmodul zu kombinieren. Das Projekt »Verbesserte Solarenergie-Gewinnung durch Optimierung der Auf- und Abkonversion in organischen Molekülen (UP&DOWN)« konzentriert sich dabei auf Acene – aromatische Kohlenwasserstoffe, die aus einer linearen Kette von Benzolringen bestehen.
Die Idee der Forschenden ist es, einzelne Ringe durch andere Molekülgruppen zu ersetzen und damit die Eigenschaften des organischen Materials zu optimieren. Durch modernste Spektroskopie sollen die Reaktionen dieser neuen Moleküle im Femtosekundenbereich – eine Femtosekunde entspricht einer Billiardstelsekunde – beobachtet und die oben genannten Reaktionsmechanismen aufgeklärt werden.
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