Beschreibung:
Zusammenfassung: Die vorliegende Arbeit widmet sich der Erforschung selektiver Fensterschichten in organischen Tandemsolarzellen. Fensterschichten sind für die Funktionalität organischer Solarzellen von entscheidender Bedeutung, da sie den selektiven Transport der Ladungsträger zu den Elektroden gewährleisten und damit Verluste durch Oberflächenrekombination verringern. Aufgrund der Vielzahl von Grenzflächen ist die Funktionalität der Fensterschichten in organischen Tandemsolarzellen besonders entscheidend. Ziel dieser Arbeit ist es geeignete Fensterschichtmaterialien zu finden, herzustellen und in hocheffizientenorganischen Tandemsolarzellen einzusetzen.Hierzu werden zunächst verschiedene nass-chemisch prozessierbare Fensterschichtmaterialien hergestellt und in organischen Solarzellen untersucht. Es werden sowohl organische als auch anorganische Verbindungen experimentell eingesetzt und ihre Funktionsweise mit verschiedenen physikalischen Messmethoden charakterisiert. Im weiteren Verlauf der Arbeit werden die optischen Konstanten der Fensterschichtmaterialien und der organischen Absorber modelliert. Die Ergebnisse dieser Modellierung werden als Eingabeparameter für die optische RCWA-Simulation organischer Tandemsolarzellen verwendet. Aus den Ergebnissen der optischen Simulation folgen die optimalen Dicken der Einzelschichten der Tandemsolarzellen um die Lichtabsorption zu maximieren.Im letzten Teil der Arbeit wird schließlich ein funktionierender Tandemsolarzellen-Aufbau entwickelt. Die photoaktiven Materialien PCDTBT und DTS(FBTTh2)2 werden aufgrund ihrer komplementären Absorptionsspektren verwendet um so einen deutlich breiteren Bereich des solaren Spektrums absorbieren zu können. Mit Hilfe der Vorgaben aus der RCWA-Simulation werden die Dicken der photoaktiven Schichten in der Tandemsolarzelle experimentell optimiert. Auf diese Weise gelingt es hoch-effiziente organische Tandemsolarzellen mit Wirkungsgraden im Bereich von ~9% herzustellen. Der entwickelte Tandemsolarzellen-Aufbau wird letztlich auf AZO-Ag-AZO (AZO: mit Aluminium dotiertes Zinkoxid) Substraten realisiert um auf die Verwendung von ITO-Elektroden verzichten zu können. Erste Alterungsmessungen an diesen Tandemsolarzellen zeigen vielversprechende Langzeitstabilität.Als Endergebnis dieser Arbeit steht die Entwicklung eines funktionierenden Aufbaus einer ITO-freien, stabilen, nass-chemisch prozessierten, hoch-effizienten organischen Tandemsolarzelle für die zukünftige Herstellung mit dem Rolle-zu-Rolle-Verfahren