Energieernte mit Hybrid-Photovoltaik
Heteroübergangs-Solarzellen mit einem organischen Elektronendonor und einem anorganischen Oxid-Halbleiter haben in den letzten zehn Jahren viel Aufmerksamkeit erhalten. In solchen Zellen absorbieren konjugierte Polymere Photonen, während anorganische Materialien als Akzeptor und Elektronenüberträger in der Struktur dienen. Ein wirksamer Ansatz zur Herstellung von Hybrid-Heteroübergangszellen ist, das organische Polymer in eine Oxid-Nanoröhrenanordnung (NTA) zu infiltrieren. Die effiziente Infiltration aus einer Polymerlösung mit einem hohen Molekulargewicht in den NTA-Wirt kann eine Herausforderung sein. In dem EU-geförderten Projekt "Development of inorganic / organic hybrid heterojunction solar cells" (HYBRIDSOLAR2010) nutzten Wissenschaftler die intrinsische Elektroaktivität eines Monomer-Vorläufermoleküls, um das Polymer in die NTA elektrochemisch in situ zu infiltrieren. Um die Machbarkeit dieses Ansatzes zu demonstrieren, verwendeten die Wissenschaftler das PEDOT-Polymer und das Titandioxid (TiO2)-NTA. Die sorgfältige Auswahl der Syntheseparameter ermöglichte die Feinabstimmung von Zusammensetzung und Morphologie des Verbundstoffs. Durch die Optimierung aller Kernprozesse (Lichtabsorption, Exzitonserzeugung und Ladungstransport) wurden Hybride mit verbesserten photoelektrochemischen Eigenschaften hergestellt, die schließlich zu neuartigen Solarzellengeräten führen werden. Außerdem arbeitete man an der Entwicklung von ternären Hybrid-Baugruppen auf Basis von TiO2, PEDOT und Cadmiumsulfid (CdS) für Feststoff-Quantenpunkt-Solarzellen. Durch die Verwendung der aufeinanderfolgenden Ionenschicht-Adsorptions- und Reaktionsverfahren erhielten die Wissenschaftler die CdS und Cadmium-Selenid-Quantenpunkte auf Nanoröhren und pfropften dann das PEDOT-Polymer. Die photoelektrochemische Abscheidung des leitenden Polymers wurde durch selektive Erregung des Chalcogenid-Sensibilisator und durch kollektive Lichtanregung der beiden Halbleiterbauteile durchgeführt. Durch die Auswahl geeigneter organischer und anorganischer Materialien, machte HYBRIDSOLAR2010 wichtige Fortschritte bei der Herstellung von Hybridsolarzellen. Die Projektergebnisse wurden in vielen Fachzeitschriften veröffentlicht.
Schlüsselbegriffe
Energieernte, Heterosolarzellen, organische Elektronendonorverbindung, anorganischen Oxid-Halbleiter, Nanoröhrenanordnung
