Third party funded individual grant
Start date : 01.01.2017
End date : 31.12.2019
Organic semiconductors have an enormous potential for renewable energy applications, in particular for green photovoltaic electricity production. However, the performance, processability and stability of the current state of the art organic semiconductors are not well balanced to yield performance and environmental stability within one set of materials. Most publications report on either stable or efficient material composites. Novel materials and, even more important, novel design rules for material classes overcoming the current losses need to be developed. Most importantly, these novel design rules need to better balance the performance of organic electronic devices with their materials- and processing-related microstructure induced degradation mechanisms. This proposal targets to develop novel materials classes allowing to tackle the known microstructure induced degradation losses, enable reliable processing and to combine performance and lifetime within one composite. This synergistic research effort between SCUT and FAU targets, for the first time, developing high performance and high stability materials hand in hand. Novel material classes will be efficiently screened and explored by a combination of in-situ and high throughput testing methods. The demonstration of organic photovoltaic devices with a PCE of over 12% and excellent operational lifetime of over 10 years (measured under accelerated conditions) is the final milestone of this project.
Organische Halbleiter haben ein enormes Potential für die Erneuerbare Energieerzeugung, insbesondere für die Erzeugung von grünem, photovoltaischem Strom. Die aktuelle Generation an organischen Halbleitermaterialien leidet aber noch unter verschiedenen Verlustmechanismen die sich entweder auf die Stabilität oder auf die Performance auswirken. Die genauen Verlustprozesse sind noch nicht ausreichend erforscht und die Designregeln für effiziente und stabile Materialien noch nicht ausreichend entwickelt. Dies ist aber zwingend notwendig um insbesondere die Mikrostruktur basierten Degradationsprozesse zu verstehen. Dieser Forschungsantrag plant die Entwicklung einer Generation an neuen, polymer basierten p-Typ, n-Typ und Zwischenschicht Halbleiter um diese Mikrostruktur basierten Degradationsprozesse zu reduzieren, zuverlässige Prozessierungsmethoden zu entwickeln und stabile als auch effiziente Halbleiterkomposite für die photovoltaische Stromwandlung herzustellen. Die beiden Partner, SCUT und FAU, sind komplementär aufgestellt und vereinen ihre jeweiligen Forschungsexpertisen synergetisch um diese Problematik umfassend zu bearbeiten. Neue Materialklassen für die Energiewandlung werden am SCUT synthetisiert und an der FAU mit kombinatorischen Hochdurchsatzmethoden untersucht. Die Demonstration einer 12 % effizienten Solarzelle mit 10 Jahren Lebensdauer (gemessen unter beschleunigten Bedingungen) am Ende des Projektes unterstreichen den innovativen und risikoreichen Charakter der Forschungsinhalte, belegen aber gleichzeitig den möglichen großen Fortschritt und Erkenntnisgewinn durch diesen Antrag.