Organisch-anorganische Hybridsysteme für die Photovoltaik

Im Rahmen der POF III im Topic Solarzellen der nächsten Generation widmet sich die Forschergruppe „Molekulare Systeme” organisch-anorganischen Hybridsystemen für die Photovoltaik.

Die Kombination der hervorragenden Absorptionseigenschaften organischer Materialien mit den guten Ladungstransporteigenschaften anorganischer Halbleiter soll in hocheffizienten Hybrid-Solarzellen ausgenutzt werden. Die elektronische Struktur der organisch-anorganischen Grenzfläche ist dabei von größter Bedeutung und muss optimiert werden.

Diese Grenzfläche ist die aktive Schicht der Ladungsträgererzeugung und ihre Oberfläche sollte möglichst groß sein (Abb. 1a). In Kooperation mit dem Institut für Siliziumphotovoltaik (E-IS) werden hierfür ZnO-Nanosäulen (Abb. 1b) gewachsen und Hybrid-Solarzellen hergestellt.

Die Aufgabe, alle Grenzflächen in einer Solarzelle zu optimieren und aus der Vielzahl verfügbarer Systeme die optimale Kombination zu finden, ist sehr komplex. Im Rahmen der vom HZB koordinierten Helmholtz Energie-Allianz „Hybrid-Photovoltaik”, mit Beteiligung des Forschungszentrum Jülich, der Humboldt-Universität zu Berlin, der Universität Potsdam und der Freien Universität Berlin, wird dieses Thema nun auch auf einer breiten Front erforscht. Darin werden die Kompetenzen der unterschiedlichen Forschergruppen gebündelt, um so möglichst gezielt zur optimalen Hybrid-Solarzelle zu gelangen.

(a) Verschiedene Grenzflächenkonzepte für Hybrid-Solarzellen mit Nanopartikeln, Nanostäbchen und Nanosäulen. (b) Rasterelektronenmikroskopaufnahme von ZnO- Nanosäulen.